一種重力抵消裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種重力抵消裝置，包括氣浮平臺(1)、機架(2)、彈簧(3)、滑輪(4)、繩(5)、平行四連桿(6)和提吊連桿(7)，機架(2)的一端與氣浮平臺(1)固定連接，彈簧(3)的第一端與氣浮平臺(1)固定連接，彈簧(3)的第二端通過滑輪(4)與繩(5)的第一端固定連接，平行四連桿(6)的第一端與機架(2)轉動連接，平行四連桿(6)的第二端與提吊連桿(7)的第一端轉動連接，繩(5)的第二端與機架(2)活動連接后再與平行四連桿(6)和提吊連桿(7)的連接點固定連接。本發(fā)明通過調節(jié)機架、平行四連桿以及彈簧剛度，能夠通過提吊連桿對機械臂質心施加一個和機械臂重力相等方向相反的提吊力，且該提吊力不隨機械臂俯仰轉角的變化而變化，具有結構簡單巧妙、造價低、安全可靠、操作方便等優(yōu)點。
【專利說明】一種重力抵消裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種重力抵消裝置，屬于模擬空間飛行【技術領域】。

【背景技術】
[0002]隨著機器人技術的不斷發(fā)展和機器人應用領域的擴展，逐漸出現(xiàn)了能夠用于空間領域的機械臂，但由于空間機械臂只適用于微重力的空間環(huán)境，因而在地面受重力影響很難進行活動，這就需要有一種安全可靠、工作穩(wěn)定的重力抵消裝置將空間用機械臂支撐起來，以克服重力或重力矩對機器臂關節(jié)的影響，使得較小輸出力矩的機械臂關節(jié)也能驅動較大重力的機械臂。
[0003]目前，現(xiàn)有的重力抵消裝置一般由氣浮平臺、吊絲機構或主動機構實現(xiàn)，但普遍存在運動范圍較小、自由度較少以及安全性較差等缺點。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明提供了一種重力抵消裝置，用于解決現(xiàn)有的重力抵消裝置存在的運動范圍較小、自由度較少及安全性較差的問題。為此，本發(fā)明提出了如下的技術方案:
[0005]一種重力抵消裝置，包括氣浮平臺、機架、彈簧、滑輪、繩、平行四連桿和提吊連桿，機架的一端與氣浮平臺固定連接，彈簧的第一端與氣浮平臺固定連接，彈簧的第二端通過滑輪與繩的第一端固定連接，平行四連桿的第一端與機架轉動連接，平行四連桿的第二端與提吊連桿的第一端轉動連接，繩的第二端與機架活動連接后再與平行四連桿和提吊連桿的連接點固定連接。
[0006]本發(fā)明提供的重力抵消裝置，將所述裝置連接在機械臂質心上后，通過調節(jié)機架、平行四連桿幾何構型以及彈簧剛度，能夠通過提吊連桿對機械臂質心施加一個和機械臂重力相等方向相反的提吊力，而且該提吊力不隨機械臂俯仰轉角的變化而變化，具有結構簡單巧妙、造價低、安全可靠、操作方便等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的【具體實施方式】提供的重力抵消裝置的結構示意圖；
[0008]圖2是本發(fā)明的【具體實施方式】提供的重力抵消裝置與機械臂連接的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0009]下面將結合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0010]本發(fā)明的【具體實施方式】提供了一種重力抵消裝置，如圖1和圖2所示，包括氣浮平臺1、機架2、彈簧3、滑輪4、繩5、平行四連桿6和提吊連桿7，機架2的一端與氣浮平臺I固定連接，彈簧3的第一端與氣浮平臺I固定連接，彈簧3的第二端通過滑輪4與繩5的第一端固定連接，平行四連桿6的第一端與機架2轉動連接，平行四連桿6的第二端與提吊連桿7的第一端轉動連接，繩5的第二端與機架2活動連接后再與平行四連桿6和提吊連桿7的連接點固定連接。
[0011]具體的，機架2設置在氣浮平臺I上，在機架2上設置有第一俯仰關節(jié)9和第二俯仰關節(jié)10，第一俯仰關節(jié)9設置在第二俯仰關節(jié)10的正上方，平行四連桿6通過第一俯仰關節(jié)9與機架2轉動連接，機械臂8通過第二俯仰關節(jié)10與機架2轉動連接。提吊連桿7通過接口與機械臂8的質心連接。提吊連桿7、平行四連桿6、機架2和機械臂8構成一個平行四連桿部件，使得繩5的張緊力不直接作用在機械臂8上，作用在機械臂8上的外力只有提吊連桿7豎直方向的力；彈簧3的第一端固定在機架2上，第二端與繩5的第一端連接，繩5的第二端穿過滑輪4與平行四連桿6連接。如圖1所示的，通過設計幾何尺寸α、b以及彈簧剛度，利用正弦三角函數，可以得到當k = mg/b時，機械臂8在任意角度受到的提吊力均與重力等大反向，并且在機械臂8的俯仰關節(jié)處沒有額外分力。
[0012]本【具體實施方式】提供的重力抵消裝置具有以下有益效果:一、本發(fā)明采用彈簧、軸承、連桿等零部件，使得使用過程中減少了由于控制不當或電氣系統(tǒng)故障引起的安全性隱患，可以保護高價值的空間機械臂。二、由于現(xiàn)有技術中對地面重力抵消裝置中豎直方向的重力抵消較為困難，而本發(fā)明僅采用連桿、彈簧就可以實現(xiàn)機械臂的重力抵消，系統(tǒng)摩擦阻尼僅有軸承轉動摩擦阻力，因此活動范圍大，重力抵消效果好。三、本發(fā)明具有造價低、使用安全、可靠的優(yōu)點，該裝置不僅可用作專門的空間機械臂地面支撐領域，同時還可將其推廣到工農業(yè)生產的其它機器人領域。
[0013]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，這些【具體實施方式】都是基于本發(fā)明整體構思下的不同實現(xiàn)方式，而且本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種重力抵消裝置，包括氣浮平臺(I)、機架(2)、彈簧(3)、滑輪(4)、繩(5)、平行四連桿(6)和提吊連桿(7)，機架(2)的一端與氣浮平臺(I)固定連接，彈簧(3)的第一端與氣浮平臺(I)固定連接，彈簧(3)的第二端通過滑輪(4)與繩(5)的第一端固定連接；其特征在于，平行四連桿(6)的第一端與機架(2)轉動連接，平行四連桿(6)的第二端與提吊連桿(7)的第一端轉動連接，繩(5)的第二端與機架(2)活動連接后再與平行四連桿(6)和提吊連桿(7)的連接點固定連接。
2.根據權利要求1所述的重力抵消裝置，其特征在于，機械臂(8)與機架(2)、平行四連桿(6)和 提吊連桿(7)組成平行四連桿部件。
3.根據權利要求2所述的重力抵消裝置，其特征在于，在機架(2)上設置有第一俯仰關節(jié)(9)和第二俯仰關節(jié)(10)，平行四連桿(6)通過第一俯仰關節(jié)(9)與機架⑵轉動連接，機械臂⑶通過第二俯仰關節(jié)(10)與機架⑵轉動連接。
【文檔編號】B25J19/00GK104044155SQ201410271349
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權日:2014年6月18日
【發(fā)明者】朱映遠, 王志國, 曲春成, 劉宏 申請人:哈爾濱工業(yè)大學