基于環(huán)狀氣浮平臺的氣浮軸承式機械臂重力補償裝置制造方法
【專利摘要】基于環(huán)狀氣浮平臺的氣浮軸承式機械臂重力補償裝置，它涉及一種機械臂重力補償裝置，具體涉及一種基于環(huán)狀氣浮平臺的氣浮軸承式機械臂重力補償裝置。本發(fā)明為了解決目前沒有一種針對機構復雜的多關節(jié)空間機械臂的重力補償系統(tǒng)的問題。本發(fā)明包括固定懸掛機構、主回轉臂氣浮平臺跟蹤懸掛機構和副回轉臂跟蹤懸掛機構，固定懸掛機構和主回轉臂氣浮平臺跟蹤懸掛機構安裝在鋼架上，副回轉臂跟蹤懸掛機構的一端與主回轉臂氣浮平臺跟蹤懸掛機構連接。本發(fā)明用于空間機械臂地面模擬實驗中。
【專利說明】基于環(huán)狀氣淳平臺的氣淳軸承式機械臂重力補償裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種機械臂重力補償裝置，具體涉及一種基于環(huán)狀氣浮平臺的氣浮軸 承式機械臂重力補償裝置。

【背景技術】
[0002] 空間機械臂在地面試驗中，如果不進行重力補償，重力的作用將會在各關節(jié)部位 產生較大的力和力矩，會導致驅動電機無法正常運轉，甚至損壞機械臂。因此，需要研制機 械臂重力補償機構系統(tǒng)，重力補償?shù)哪康氖且诘孛嫔夏M空間的零重力環(huán)境，以實現(xiàn)對 空間機械臂的控制，進行太空環(huán)境中機械臂運動模擬試驗。目前，國外已經開發(fā)研制出的重 力補償系統(tǒng)多種多樣，按實現(xiàn)方式分為：自由落體式、懸浮式、氣胎式、機械懸掛式。然而，國 內尚無針對機構復雜的多關節(jié)空間機械臂開發(fā)的重力補償系統(tǒng)，要進行空間機械臂的試驗 研究，需要結合機械臂的結構開發(fā)合適的重力補償系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術中還沒有解決此類問題 的發(fā)明。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明為解決目前沒有一種針對機構復雜的多關節(jié)空間機械臂的重力補償系統(tǒng) 的問題，進而提出基于環(huán)狀氣浮平臺的氣浮軸承式機械臂重力補償裝置。
[0004] 本發(fā)明為解決上述問題采取的技術方案是：本發(fā)明包括固定懸掛機構、主回轉臂 氣浮平臺跟蹤懸掛機構和副回轉臂跟蹤懸掛機構，固定懸掛機構和主回轉臂氣浮平臺跟蹤 懸掛機構安裝在鋼架上，副回轉臂跟蹤懸掛機構的一端與主回轉臂氣浮平臺跟蹤懸掛機構 連接。
[0005] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明能夠解決空間機械臂的重力補償問題，為空間機械 臂在地面實驗提供了重力補償機構，結構簡單，易于理解和實現(xiàn)。機械臂重力補償系統(tǒng)的工 作模式為機械臂根部固定展開模式。根部固定展開模式是指機械臂與衛(wèi)星本體固定后進行 功能驗證實驗和精度測試實驗，本機構在根部固定模式進行功能驗證實驗時，可實現(xiàn)空間 機械手分系統(tǒng)各關節(jié)的單獨運動，滿足各關節(jié)大角度范圍內的運動要求?；诃h(huán)狀氣浮平 臺的氣浮軸承式機械臂重力補償機構的設計方案采用被動隨動式跟蹤方式?；诃h(huán)狀氣浮 平臺的氣浮軸承式機械臂重力補償機構由于采用了氣浮平臺使得重力補償裝置臂桿受扭 小，驅動阻力矩??；基于環(huán)狀氣浮平臺的氣浮軸承式機械臂重力補償機構對機械臂變形影 響小，模擬精度高等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 圖1是本發(fā)明的整體結構示意圖。

【具體實施方式】
[0007]

【具體實施方式】一：結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述基于環(huán)狀氣浮平臺 的氣浮軸承式機械臂重力補償裝置包括固定懸掛機構1、主回轉臂氣浮平臺跟蹤懸掛機構 2和副回轉臂跟蹤懸掛機構3,固定懸掛機構1和主回轉臂氣浮平臺跟蹤懸掛機構2安裝在 鋼架上，副回轉臂跟蹤懸掛機構3的一端與主回轉臂氣浮平臺跟蹤懸掛機構2連接。

【具體實施方式】 [0008] 二：結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述基于環(huán)狀氣浮平臺 的氣浮軸承式機械臂重力補償裝置的固定懸掛機構1包括第一桿1-1、第一懸掛板1-2和第 一軸承1-3,第一懸掛板1-2的上端與第一桿1-1的中部連接，第一懸掛板1-2下端通過第 一軸承1-3與機械臂4的第一機械臂桿4-1連接。其它組成及連接關系與一 相同。

【具體實施方式】 [0009] 三：結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述基于環(huán)狀氣浮平臺 的氣浮軸承式機械臂重力補償裝置的主回轉臂氣浮平臺跟蹤懸掛機構2包括第二桿2-1、 第一轉動關節(jié)2-2、主回轉臂2-3、氣浮平臺2-4、第三桿2-5、第二轉動關節(jié)2-6、第二懸掛 板2-7和第二軸承2-8,氣浮平臺2-4的一端與第一桿1-1的一端連接，氣浮平臺2-4的另 一端與第三桿2-5的上端連接，第二桿2-1的上端與氣浮平臺2-4連接，第二桿2-1的下端 通過第一轉動關節(jié)2-2與主回轉臂2-3的一端連接，主回轉臂2-3的另一端通過第二轉動 關節(jié)2-6與第三桿2-5連接，第三桿2-5的下端與副回轉臂跟蹤懸掛機構3連接，副回轉臂 跟蹤懸掛機構3通過第二懸掛板2-7通過第二軸承2-8與機械臂4的第二機械臂桿4-2連 接。其它組成及連接關系與一或二相同。
[0010]

【具體實施方式】四：結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述基于環(huán)狀氣浮平臺 的氣浮軸承式機械臂重力補償裝置的副回轉臂跟蹤懸掛機構3包括大回轉臂3-1、第三轉 動關節(jié)3-2、小回轉臂3-3、第三懸掛板3-4和第三軸承3-5,大回轉臂3-1的一端與第三桿 2-5的下端連接，大回轉臂3-1的另一端通過第三轉動關節(jié)3-2與小回轉臂3-3連接，小回 轉臂3-3與第三懸掛板3-4的上端連接，第三懸掛板3-4的下端通過第三軸承3-5與機械 臂4連接。其它組成及連接關系與【具體實施方式】三相同。
[0011] 工作原理
[0012] 機械臂的桿沿關節(jié)轉動90°時，機械臂的桿位置不發(fā)生改變，第一懸掛板1-2始 終垂直，懸第一掛板1-2固定不動便可以實現(xiàn)零重力補償；機械臂關節(jié)轉動時，主回轉臂 2- 3進行轉動，帶動第三桿2-5在氣浮平臺上轉動，進而帶動大回轉臂和3-1和小回轉臂 3- 3進行被動跟蹤，以實現(xiàn)第二懸掛板2-7與第三懸掛板3-4保持垂直，進行零重力補償； 機械臂關節(jié)進行轉動時，大回轉臂進行轉動同步被動跟蹤關節(jié)的轉動，實現(xiàn)第二懸掛板2-7 與第三懸掛板3-4保持垂直，進行零重力補償；關節(jié)轉動時懸掛繩的懸掛位置不發(fā)生變化， 零重力補償系統(tǒng)不用轉動就可以保持個懸掛繩的垂直，實現(xiàn)零重力補償；機械臂關節(jié)轉動 時，小回轉臂被動跟蹤關節(jié)進行轉動，第三懸掛板3-4保持垂直，進行零重力補償；機械臂 關節(jié)的轉動對零重力補償沒有影響。
【權利要求】
1. 基于環(huán)狀氣浮平臺的氣浮軸承式機械臂重力補償裝置，其特征在于：所述基于環(huán)狀 氣浮平臺的氣浮軸承式機械臂重力補償裝置包括固定懸掛機構（1)、主回轉臂氣浮平臺跟 蹤懸掛機構（2)和副回轉臂跟蹤懸掛機構（3)，固定懸掛機構（1)和主回轉臂氣浮平臺跟蹤 懸掛機構（2)安裝在鋼架上，副回轉臂跟蹤懸掛機構（3)的一端與主回轉臂氣浮平臺跟蹤 懸掛機構（2)連接。
2. 根據權利要求1所述基于環(huán)狀氣浮平臺的氣浮軸承式機械臂重力補償裝置，其特征 在于：固定懸掛機構（1)包括第一桿（1-1)、第一懸掛板（1-2)和第一軸承（1-3)，第一懸掛 板（1-2)的上端與第一桿（1-1)的中部連接，第一懸掛板（1-2)下端通過第一軸承（1-3) 與機械臂（4)的第一機械臂桿（4-1)連接。
3. 根據權利要求1或2所述基于環(huán)狀氣浮平臺的氣浮軸承式機械臂重力補償裝置，其 特征在于：主回轉臂氣浮平臺跟蹤懸掛機構（2)包括第二桿（2-1)、第一轉動關節(jié)（2-2)、主 回轉臂（2-3)、氣浮平臺（2-4)、第三桿（2-5)、第二轉動關節(jié)（2-6)、第二懸掛板（2-7)和第 二軸承（2-8)，氣浮平臺（2-4)的一端與第一桿（1-1)的一端連接，氣浮平臺（2-4)的另一 端與第三桿（2-5)的上端連接，第二桿（2-1)的上端與氣浮平臺（2-4)連接，第二桿（2-1) 的下端通過第一轉動關節(jié)（2-2)與主回轉臂（2-3)的一端連接，主回轉臂（2-3)的另一端 通過第二轉動關節(jié)（2-6)與第三桿（2-5)連接，第三桿（2-5)的下端與副回轉臂跟蹤懸掛 機構（3)連接，副回轉臂跟蹤懸掛機構（3)通過第二懸掛板（2-7)通過第二軸承（2-8)與 機械臂（4)的第二機械臂桿（4-2)連接。
4. 根據權利要求3所述基于環(huán)狀氣浮平臺的氣浮軸承式機械臂重力補償裝置，其特 征在于：副回轉臂跟蹤懸掛機構（3)包括大回轉臂（3-1)、第三轉動關節(jié)（3-2)、小回轉臂 (3-3)、第三懸掛板（3-4)和第三軸承（3-5)，大回轉臂（3-1)的一端與第三桿（2-5)的下端 連接，大回轉臂（3-1)的另一端通過第三轉動關節(jié)（3-2)與小回轉臂（3-3)連接，小回轉臂 (3-3)與第三懸掛板（3-4)的上端連接，第三懸掛板（3-4)的下端通過第三軸承（3-5)與機 械臂⑷連接。
【文檔編號】B25J19/00GK104057467SQ201410264736
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權日:2014年6月13日
【發(fā)明者】高海波, 鄧宗全, 丁亮, 劉振, 李楠, 呂鳳天 申請人:哈爾濱工業(yè)大學