[發(fā)明專利]隨動(dòng)式微重力平衡卸載裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811536176.3
• 申請(qǐng)日: 2018-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN109707959B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚建濤;周玉林;鄭旭;趙川;許允斗;劉毅;張?zhí)┿?/a>;杜習(xí)春;商濤;胡金明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): F16M11/04
• 分類號(hào): F16M11/04;F16M11/18
• 代理公司: 11474 北京孚睿灣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 曹珂瓊

本發(fā)明提供一種隨動(dòng)式微重力平衡卸載裝置，包括基座、加力系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)、六自由度調(diào)姿系統(tǒng)、工作平臺(tái)，基座設(shè)置于底層，加力系統(tǒng)安裝在基座的下表面，包括加力電機(jī)、減速器、卷?yè)P(yáng)筒、加力吊繩，電機(jī)和卷?yè)P(yáng)筒分別與減速器的輸入軸和輸出軸相連；隨動(dòng)系統(tǒng)位于基座上表面，包括固定支架、位置調(diào)整電機(jī)、絲杠、移動(dòng)支架、移動(dòng)導(dǎo)軌、定滑輪組、動(dòng)滑輪、起吊吊繩、工作平臺(tái)支撐架；六自由度調(diào)姿系統(tǒng)由六個(gè)結(jié)構(gòu)相同的調(diào)姿分支構(gòu)成；工作平臺(tái)下表面連接調(diào)姿分支和工作平臺(tái)支撐架，利用重力平衡原理，對(duì)工件調(diào)姿、施加平衡力后跟隨工件運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)微重力環(huán)境下操作，操作難度更低、安全性更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微重力平衡設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種隨動(dòng)式微重力平衡卸載裝置。

背景技術(shù)

隨著空間技術(shù)的不斷發(fā)展和機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，逐漸出現(xiàn)了能夠用于探索空間領(lǐng)域的大型設(shè)備以及極端條件下的對(duì)接工況，由于這些設(shè)備、工件只能在重力環(huán)境下進(jìn)行移動(dòng)、組裝，但是在地面由于受重力影響很難進(jìn)行和順利完成相關(guān)活動(dòng)，這就需要有一種安全可靠、工作穩(wěn)定的重力抵消裝置將工件所受重力部分抵消或完全抵消，以克服重力或重力矩對(duì)工件工作情況的影響，使得較小輸出力、力矩的機(jī)構(gòu)也能驅(qū)動(dòng)較大重力的工件完成相關(guān)移動(dòng)、調(diào)姿動(dòng)作。

重力抵消裝置或反重力系統(tǒng)是一項(xiàng)新技術(shù)，在美、日、德等發(fā)達(dá)國(guó)家已有部分應(yīng)用，其中關(guān)鍵技術(shù)可參考信息無法獲取。在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中，這種裝置在大型工件自動(dòng)化對(duì)接設(shè)備中應(yīng)用較廣泛。發(fā)明專利:“一種重力抵消裝置制造方法”(CN201410271349.9)，其工作方式為主要通過調(diào)節(jié)機(jī)架、平行四連桿以及彈簧剛度，通過提吊連桿對(duì)機(jī)械臂質(zhì)心施加一個(gè)和機(jī)械臂重力相等、方向相反的提吊力，且該提吊力不隨機(jī)械臂俯仰轉(zhuǎn)角的變化而變化，但在實(shí)際工作過程中由于彈簧剛度調(diào)節(jié)較為困難、精度無法保證，無法滿足高精度要求下重力平衡的需求。

目前，現(xiàn)有的重力抵消裝置一般由氣浮平臺(tái)、吊絲機(jī)構(gòu)或主動(dòng)機(jī)構(gòu)等部件實(shí)現(xiàn)，由于這些機(jī)構(gòu)所涉及構(gòu)件較多、系統(tǒng)復(fù)雜、普遍存在運(yùn)動(dòng)范圍較小、自由度較少以及安全性較差等缺點(diǎn)，且工作過程中需要依據(jù)人工跟隨操作，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。除傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)方式外，由于高壓帶電的電容器自身形成了一個(gè)人造重力場(chǎng)，這個(gè)重力場(chǎng)在抗衡地球重力，從而使電容器在沒有動(dòng)力的情況下移動(dòng)，利用該原理可以設(shè)計(jì)出屏蔽一切重力的裝置，建造可實(shí)現(xiàn)能夠完全或部分平衡重力的反重力裝置，但是由于該類設(shè)備會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，在一些對(duì)于電磁有著強(qiáng)烈要求的場(chǎng)所的應(yīng)用受到限制。為提高裝置的普適性和安全性，這種情況必須要加以改善，為此，本發(fā)明即提出一種應(yīng)用于大質(zhì)量工件移動(dòng)、調(diào)姿、對(duì)接領(lǐng)域的隨動(dòng)式微重力平衡機(jī)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上情況，本發(fā)明提供一種隨動(dòng)式微重力平衡卸載裝置，該裝置利用重力平衡原理，通過對(duì)工件調(diào)姿、施加拉力平衡部分重力，制造微重力環(huán)境且在操作過程中式中跟隨工件運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)在微重力環(huán)境下對(duì)工件進(jìn)行操作，相比于重力環(huán)境操作，難度更低、安全性更高。

本發(fā)明提供一種隨動(dòng)式微重力平衡卸載裝置，包括基座、加力單元、隨動(dòng)單元、多自由度調(diào)姿單元以及工作平臺(tái)；

所述基座包括支撐腿以及基座平臺(tái)，所述動(dòng)力單元設(shè)置在所述基座平臺(tái)的下表面，所述隨動(dòng)單元設(shè)置在所述基座平臺(tái)的上表面；

所述加力單元包括加力電機(jī)、減速器、卷?yè)P(yáng)筒和加力吊繩，所述減速器安裝在所述基座平臺(tái)的下表面，所述電機(jī)和所述卷?yè)P(yáng)筒分別與減速器的輸入軸和輸出軸相連接；

所述隨動(dòng)單元包括固定支架、位置調(diào)整電機(jī)、絲杠、移動(dòng)支架、移動(dòng)導(dǎo)軌、定滑輪組、動(dòng)滑輪、起吊吊繩和工作平臺(tái)支撐架，所述固定支架安裝在所述基座平臺(tái)的上表面，所述位置調(diào)整電機(jī)安裝在所述固定支架的頂部，所述位置調(diào)整電機(jī)輸出軸與所述絲杠的第一端相連，所述絲杠的第二端與所述移動(dòng)支架相連，所述移動(dòng)支架通過所述移動(dòng)導(dǎo)軌與所述固定支架相連，所述定滑輪組安裝在所述移動(dòng)支架上，所述動(dòng)滑輪位于所述移動(dòng)支架下方，所述工作平臺(tái)支撐架與工作平臺(tái)的下表面相連，所述工作平臺(tái)支撐架的配置用于對(duì)工作平臺(tái)進(jìn)行支撐；