[發(fā)明專利]一種模擬零重力和低重力的九索驅(qū)動機器人裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410584138.0
• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN104477420A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設計）人: 唐曉強;邵珠峰;王偉方;汪勁松;曹凌;季益中;田斯慧;李煜琦
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

1.一種模擬零重力和低重力的九索驅(qū)動機器人裝置，其特征在于，包括基礎框架、繩索(330)、繩索驅(qū)動單元、繩索導向裝置、模擬負載平臺(500)、傳感器和控制系統(tǒng)，其中，繩索(330)共有九根，每根的一端連接在基礎框架上，另一端繞過繩索導向裝置后連接在模擬負載平臺(500)上，繩索驅(qū)動單元根據(jù)控制系統(tǒng)的指令控制繩索(330)的伸長或縮短，傳感器測量每根繩索(330)上的拉力和位移以及模擬負載平臺(500)的位姿，控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器測得的每根繩索(330)上的拉力和模擬負載平臺(500)的位姿數(shù)據(jù)對每個繩索(330)采取長度或力控制以模擬出模擬負載平臺(500)在零重力或低重力環(huán)境中的運動。

2.根據(jù)權利要求1所述模擬零重力和低重力的九索驅(qū)動機器人裝置，其特征在于，所述基礎框架包括基礎平臺(101)和安裝在基礎平臺上的六根等高度的高立柱(102)及三根等高度的低立柱(103)，兩兩一組，分為三組，相鄰組之間的距離相等，三根低立柱(103)分別位于相鄰組的高立柱(102)之間的中點位置，在基礎平臺(101)上位于每根立柱的底端附近均安裝一套繩索驅(qū)動單元，繩索驅(qū)動單元包括電機(301)和連接電機(301)的滾筒(315)，在每根立柱的頂端均安裝一套繩索導向裝置，繩索導向裝置包括滑輪(325)，每根繩索(330)的一端連接在滾筒(315)上，另一端繞過滑輪(325)連接在模擬負載平臺(500)上，其中繞過滑輪(325)的點位為出索點，六根高立柱(102)所對應的出索點在水平面內(nèi)的投影位于一個圓上，三根低立柱(103)所對應的出索點在水平面內(nèi)的投影位于一個圓上。

3.根據(jù)權利要求2所述模擬零重力和低重力的九索驅(qū)動機器人裝置，其特征在于，所述傳感器包括力測量傳感器和長度測量傳感器兩類，其中力測量傳感器由安裝在每根繩索(330)與模擬負載平臺(500)之間的拉力傳感器(350)和/或安裝在電機(301)與滾筒(315)之間的扭矩傳感器組成；長度測量傳感器由安裝在電機(301)端面或者滾筒(315)端面的旋轉類長度測量傳感器和/或安裝在基礎框架和模擬負載平臺(500)之間的數(shù)量不少于6個的長度測量傳感器組成。

4.根據(jù)權利要求2所述模擬零重力和低重力的九索驅(qū)動機器人裝置，其特征在于，所述九根繩索(330)中，繞過六根高立柱(102)上的繩索導向裝置的六根繩索(330)連接在模擬負載平臺(500)的上表面，且六個連接點位于同一個圓的圓周上且與相應的六個出索點在水平面投影相對圓心相位偏差60°，同時，與六根高立柱(102)的分布相應，所述六個連接點兩兩一組，分為三組，相鄰組之間的距離相等；繞過三根低立柱(103)上的繩索導向裝置的三根繩索(330)連接在模擬負載平臺(500)的下表面，且三個連接點在同一個圓的圓周上均勻分布且與相應的三個出索點在水平面投影相對圓心無相位差，模擬負載平臺(500)下表面內(nèi)三個繩索連接點分布相對于上表面內(nèi)三組繩索連接點的中點分布無相位差，模擬負載平臺(500)上表面六個連接點所在圓半徑和下表面三個連接點所在圓半徑相同或者不同，且下表面三個連接點所在圓的半徑最小可以為零而上表面六根連接點所在圓的半徑始終大于零。

5.根據(jù)權利要求4所述模擬零重力和低重力的九索驅(qū)動機器人裝置，其特征在于，同一組高立柱(102)內(nèi)部的兩個出索點相對投影分布圓圓心的夾角不小于3°且不超過40°，模擬負載平臺(500)上表面上同一組連接點相對圓心的夾角不小于3°且不超過40°。

6.根據(jù)權利要求2或3或4或5所述模擬零重力和低重力的九索驅(qū)動機器人裝置，其特征在于，所述滑輪(325)安裝于轉向架(321)上，轉向架(321)安裝于可沿立柱上下移動的轉向架托架(320)上。

7.根據(jù)權利要求2或3或4或5所述模擬零重力和低重力的九索驅(qū)動機器人裝置，其特征在于，所述九根繩索(330)與模擬負載平臺(500)的連接點直接位于模擬負載平臺(500)上，或者位于加裝于模擬負載平臺(500)外的外框架上。