[發明專利]一種防干涉微低重力補償系統

有效

• 申請號: 201410406513.2
• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN104129510A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 冉江南;陳建鵬;劉鵬;莫麗東
• 申請（專利權）人: 天津航天機電設備研究所
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 李震勇

技術領域

本發明創造屬于航天條件的模擬裝置領域，尤其是涉及一種微低重力補償系統。

背景技術

隨著我國航天技術的發展，特別是載人航天工程和探月工程的實施，使得對航天器的功能要求越來越高。其中，關節式機械臂是其中必不可少的一個重要組成部分，它可以代替航天員高效、精準的完成大量空間任務。通常情況下，在機械臂隨著航天器發射升空以前，往往需要在地面對其進行微低重力試驗，以模擬機械臂在空間的工作狀態，測試其在完成任務時各項主要性能指標，最大限度的保證機械臂在軌工作的可靠性和功能性的要求，這樣就需要一種微低重力補償系統，實現空間微低重力的模擬。該系統需要滿足適應機械臂多關節協調運動并且不與其產生干涉、最低限度的影響機械臂運動性能的要求。

發明內容

本發明創造要解決的問題是提供一種機械臂微低重力試驗的補償系統，用以在地面環境下對機械臂進行微低重力的模擬試驗，以考核機械臂的運動性能，并保證在模擬試驗過程中不干涉機械臂的運動。

為解決上述技術問題，本發明創造采用的技術方案是：一種防干涉微低重力補償系統，包括支撐架、跟蹤補償系統、回轉驅動系統、懸吊裝置和控制系統，所述跟蹤補償系統安裝于所述支撐架的頂部并可自轉，所述回轉驅動系統設置于所述跟蹤補償系統和所述支撐架之間并為所述跟蹤補償系統提供自轉動力，所述懸吊裝置的上端連接于所述跟蹤補償系統的底部并可相對于后者做直線運動，所述懸吊裝置的下端連接機械臂，所述控制系統分別與所述跟蹤補償系統和懸吊裝置相連。

所述支撐架為整個系統提供支撐，所述跟蹤補償系統提供跟蹤機械臂所需要的運動和主動重力補償，所述回轉驅動系統為所述跟蹤補償系統的自轉提供驅動力，所述懸吊裝置則用于連接所述跟蹤補償系統和機械臂的主要運動大臂，所述控制系統完成整個系統運行所需的數值解算、運動檢測和運動控制。

其中，所述跟蹤補償系統包括回轉平臺、重力補償系統和直線運動系統，所述回轉平臺的頂部通過安裝接口連接所述支撐架，且安裝接口作為回轉平臺的轉動軸，所述直線運動系統設置于所述回轉平臺的底部并可相對于所述回轉平臺做直線運動，所述重力補償系統固接于所述直線運動系統，并隨同所述直選運動系統做直線運動。

進一步，所述重力補償系統為主動重力補償，其包括重力補償裝置和繩索收放裝置，所述繩索收放裝置連接所述懸吊裝置，所述重力補償裝置為所述繩索收放裝置提供動力，繩索收放裝置根據所述控制系統的指令對懸吊裝置進行收繩和放繩控制。

進一步，所述直線運動系統包括直線導軌、托板和傳動絲杠，所述直線導軌設置于所述回轉平臺的底部，所述傳動絲杠安裝于所述直線導軌的徑向，所述托板的底部設置有與所述傳動絲杠相配合的傳動螺母，所述托板的底部通過接口連接所述直線導軌且可相對于后者做直線運動。通過傳動絲杠和傳動螺母的配合實現絲杠傳動運動，進而實現托板相對于絲杠運動，及托板相對于直線導軌運動。

所述重力補償系統固接于所述托板上。

所述直線運動系統還包括直線運動驅動系統，其安裝于所述傳動絲杠的端部并帶動所述傳動絲杠轉動，通過控制系統的指令控制傳動絲杠的正轉和反轉，從而推動其上的傳動螺母運動，為所述托板的直線運動提供動力，實現托板及重力補償系統的直線運動。

進一步，所述回轉平臺的底部設置有兩個相互平行的直線運動系統，兩個托板上均固接有重力補償系統，所述重力補償系統均連接有懸吊裝置。

進一步，本防干涉微低重力補償系統，還包括二維微調平臺，所述二維微調平臺設置于所述支撐架的頂部并可相對于所述支撐架做X、Y方向運動，所述跟蹤補償系統連接于所述二維微調平臺。所述二維微調平臺可相對于所述支撐架的做小范圍的二維運動，其用于在進行模擬試驗前微調所述跟蹤補償系統與機械臂的相對位置，實現二者相應位置的對齊。

其中，所述懸吊裝置包括吊索和轉接工裝，所述吊索的上端連接所述跟蹤補償系統，所述吊索的下端通過轉接工裝連接機械臂，所述吊索上設置有用于檢測吊索拉力的力學傳感器和檢測吊索角度的傾角傳感器。

其中，所述控制系統，用來處理整個模擬系統相關運算和補償系統的監測。具體地，通過傳感器反饋的機械臂的運動，計算出跟蹤補償系統所需的運動軌跡；根據吊索的力學傳感器提供的拉力反饋，對重力補償裝置進行控制，實現補償力的精確控制；并對上述運動和補償力等進行監測。