本發(fā)明涉及空間機器人領(lǐng)域，尤其涉及一種空間機械臂系統(tǒng)裝配方法。

背景技術(shù)：

串聯(lián)機械臂標定技術(shù)及標定系統(tǒng)是針對國防科工局“空間碎片”項目的空間機械臂精度設(shè)計與驗證需求提出?？臻g機械臂采用了適用于空間真空、微重力環(huán)境、離子輻射環(huán)境設(shè)計，空間機械臂開發(fā)難度大開發(fā)周期長?？臻g六自由度機械臂由六個通用化關(guān)節(jié)、末端執(zhí)行器、長臂桿、短臂桿及底座等組成，機械臂關(guān)節(jié)間的裝配精度是影響空間機械臂定位精度的關(guān)鍵因素，機械臂各關(guān)節(jié)及直屬件間通過外圈圓形陣列的12個螺釘進行連接，因螺紋連接存在間隙，其系統(tǒng)安裝誤差很大。現(xiàn)有的在安裝過程中，由于缺乏高精度定位設(shè)備和大型定位工裝的情況下，使得其安裝誤差很大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種空間機械臂系統(tǒng)裝配方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中在缺乏高精度定位設(shè)備和大型定位工裝的情況下系統(tǒng)安裝誤差大的問題。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種空間機械臂系統(tǒng)裝配方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一：在基座的側(cè)面設(shè)置基準面，將基座安裝于工裝板，使得基座的基準面與工裝板的表面相垂直；

步驟二：第一機械臂關(guān)節(jié)的一端與基座相連接；

步驟三：第一機械臂關(guān)節(jié)的另一端與第二機械臂關(guān)節(jié)相連接，第二機械臂關(guān)節(jié)通過第一連接件安裝于工裝板；

步驟四：第二機械臂關(guān)節(jié)與長臂桿的一端相連接，長臂桿的另一端與第三機械臂關(guān)節(jié)相連接，第三機械臂關(guān)節(jié)通過第二連接件安裝于工裝板；

步驟五：第三機械臂關(guān)節(jié)與第四機械臂關(guān)節(jié)相連接，第四機械臂關(guān)節(jié)通過第一連接件安裝于工裝板；

步驟六：第四機械臂關(guān)節(jié)與短臂桿的一端相連接，短臂桿的另一端與第五機械臂關(guān)節(jié)相連接，第五機械臂關(guān)節(jié)通過第二連接件安裝于工裝板；

步驟七：第五機械臂關(guān)節(jié)與第六機械臂關(guān)節(jié)相連接，第六機械臂關(guān)節(jié)通過第一連接件安裝于工裝板；

步驟八：第六機械臂關(guān)節(jié)與末端執(zhí)行器相連接，末端執(zhí)行器通過第二連接件安裝于工裝板。

上述空間機械臂系統(tǒng)裝配方法中，在所述步驟二中，第一機械臂關(guān)節(jié)設(shè)置有第一凸臺平面，使得第一凸臺平面和基準面平行，其中，所述第一凸臺平面為圓形，平面度為0.05/100mm，粗糙度為Ra0.8，第一凸臺平面與第一機械臂關(guān)節(jié)連接為一體。

上述空間機械臂系統(tǒng)裝配方法中，在所述步驟三中，第二機械臂關(guān)節(jié)的上側(cè)面設(shè)置有第二凸臺平面，第二凸臺平面與工裝板的表面相平行，其中，所述第二凸臺平面為圓形，平面度為0.05/100mm，粗糙度為Ra0.8，第二凸臺平面與第二機械臂關(guān)節(jié)連接為一體，所述第二凸臺平面與第一連接件的軸線相垂直。

上述空間機械臂系統(tǒng)裝配方法中，在所述步驟四中，長臂桿的軸線與步驟三中的第二機械臂關(guān)節(jié)的軸線相互垂直，第三機械臂關(guān)節(jié)的上側(cè)面設(shè)置有第三凸臺平面，利用三坐標測量儀測量第一凸臺平面與第三凸臺平面相鄰兩個凸臺平面間的平面度，使其安裝誤差保證在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)，其中，所述第三凸臺平面為圓形，平面度為0.05/100mm，粗糙度為Ra0.8，第三凸臺平面與第三機械臂關(guān)節(jié)連接為一體，所述第三凸臺平面與第二連接件的軸線相垂直。

上述空間機械臂系統(tǒng)裝配方法中，在所述步驟五中，第四機械臂關(guān)節(jié)的軸線與第三機械臂關(guān)節(jié)的軸線相互垂直，第四機械臂關(guān)節(jié)的上側(cè)面設(shè)置有第四凸臺平面，利用三坐標測量儀測量第四凸臺平面與第三凸臺平面相鄰兩個凸臺平面間的平面度，使其安裝誤差保證在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)，其中，所述第四凸臺平面為圓形，平面度為0.05/100mm，粗糙度為Ra0.8，第四凸臺平面與第四機械臂關(guān)節(jié)連接為一體，所述第四凸臺平面與第一連接件的軸線相垂直。

上述空間機械臂系統(tǒng)裝配方法中，在所述步驟六中，短臂桿的軸線與第五機械臂關(guān)節(jié)的軸線相互垂直，第五機械臂關(guān)節(jié)的上側(cè)面設(shè)置有第五凸臺平面，利用三坐標測量儀測量第四凸臺平面與第五凸臺平面相鄰兩個凸臺平面間的平面度，使其安裝誤差保證在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)，其中，所述第五凸臺平面為圓形，平面度為0.05/100mm，粗糙度為Ra0.8，第五凸臺平面與第五機械臂關(guān)節(jié)連接為一體，所述第五凸臺平面與第二連接件的軸線相垂直。

上述空間機械臂系統(tǒng)裝配方法中，在所述步驟七中，第六機械臂關(guān)節(jié)的軸線與第五機械臂關(guān)節(jié)的軸線相互垂直，第六機械臂關(guān)節(jié)的上側(cè)面設(shè)置有第六凸臺平面，利用三坐標測量儀測量第六凸臺平面與第五凸臺平面相鄰兩個凸臺平面間的平面度，使其安裝誤差保證在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)，其中，所述第六凸臺平面為圓形，平面度為0.05/100mm，粗糙度為Ra0.8，第六凸臺平面與第六機械臂關(guān)節(jié)連接為一體，所述第六凸臺平面與第一連接件的軸線相垂直。

上述空間機械臂系統(tǒng)裝配方法中，所述工裝板的平面度為0.05/100mm。

上述空間機械臂系統(tǒng)裝配方法中，在所述步驟二中，將高精度工裝套在第一機械臂關(guān)節(jié)和基座上，使得高精度工裝的內(nèi)表面與第一凸臺平面、基準面相接觸，通過第一凸臺平面、基準面均與內(nèi)表面相貼合使得第一凸臺平面和基準面平行。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明設(shè)計了基座和基座上的基準面，使得在后續(xù)連接臂桿和機械臂關(guān)節(jié)減小了安裝誤差；

(2)本發(fā)明將基座、臂桿、機械臂關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行器安裝于工裝板上，利用工裝板的平面度，減小了在安裝過程中的誤差；

(3)本發(fā)明通過在機械臂關(guān)節(jié)上設(shè)置凸臺平面，利用三坐標測量儀測量相鄰兩個凸臺平面間的平面度，使得安裝誤差很小。

附圖說明

圖1示出了本發(fā)明實施例提供的空間機械臂系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了本發(fā)明實施例提供的高精度工裝的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明：

圖1示出了本發(fā)明實施例提供的空間機械臂系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明提供了一種空間機械臂系統(tǒng)裝配方法，結(jié)合圖1，該方法包括以下步驟：

步驟一：在基座2的側(cè)面設(shè)置基準面21，將基座2安裝于工裝板1，使得基座2的基準面21與工裝板1的表面相垂直；

步驟二：第一機械臂關(guān)節(jié)3的一端與基座2相連接，其中第一機械臂關(guān)節(jié)3設(shè)置有第一凸臺平面31，使得第一凸臺平面31和基準面21平行；

步驟三：第一機械臂關(guān)節(jié)3的另一端與第二機械臂關(guān)節(jié)4相連接，第二機械臂關(guān)節(jié)4通過第一連接件51安裝于工裝板1，其中，第二機械臂關(guān)節(jié)4的上側(cè)面設(shè)置有第二凸臺平面41，第二凸臺平面41與工裝板1的表面相平行；

步驟四：第二機械臂關(guān)節(jié)4與長臂桿6的一端相連接，長臂桿6的另一端與第三機械臂關(guān)節(jié)7相連接，第三機械臂關(guān)節(jié)7通過第二連接件52安裝于工裝板1，其中，長臂桿6的軸線與步驟三中的第二機械臂關(guān)節(jié)4的軸線相互垂直，第三機械臂關(guān)節(jié)7的上側(cè)面設(shè)置有第三凸臺平面71，利用三坐標測量儀測量第一凸臺平面41與第三凸臺平面71相鄰兩個凸臺平面間的平面度，使其安裝誤差保證在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)；

步驟五：第三機械臂關(guān)節(jié)7與第四機械臂關(guān)節(jié)8相連接，第四機械臂關(guān)節(jié)8通過第一連接件51安裝于工裝板1，其中，第四機械臂關(guān)節(jié)8的軸線與第三機械臂關(guān)節(jié)7的軸線相互垂直，第四機械臂關(guān)節(jié)8的上側(cè)面設(shè)置有第四凸臺平面81，利用三坐標測量儀測量第四凸臺平面81與第三凸臺平面71相鄰兩個凸臺平面間的平面度，使其安裝誤差保證在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)；

步驟六：第四機械臂關(guān)節(jié)8與短臂桿9的一端相連接，短臂桿9的另一端與第五機械臂關(guān)節(jié)10相連接，第五機械臂關(guān)節(jié)10通過第二連接件52安裝于工裝板1，其中，短臂桿9的軸線與第五機械臂關(guān)節(jié)10的軸線相互垂直，第五機械臂關(guān)節(jié)10的上側(cè)面設(shè)置有第五凸臺平面101，利用三坐標測量儀測量第四凸臺平面81與第五凸臺平面101相鄰兩個凸臺平面間的平面度，使其安裝誤差保證在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)；

步驟七：第五機械臂關(guān)節(jié)10與第六機械臂關(guān)節(jié)11相連接，第六機械臂關(guān)節(jié)11通過第一連接件51安裝于工裝板1，其中，第六機械臂關(guān)節(jié)11的軸線與第五機械臂關(guān)節(jié)10的軸線相互垂直，第六機械臂關(guān)節(jié)11的上側(cè)面設(shè)置有第六凸臺平面111，利用三坐標測量儀測量第六凸臺平面111與第五凸臺平面101相鄰兩個凸臺平面間的平面度，使其安裝誤差保證在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)；

步驟八：第六機械臂關(guān)節(jié)11與末端執(zhí)行器12相連接，末端執(zhí)行器12通過第二連接件52安裝于工裝板1。

在步驟一中，基座2上開設(shè)有孔，工裝板1上開設(shè)有與基座2的孔相對應(yīng)的孔，螺釘穿過基座2的孔與工裝板1的孔將基座2連接在工裝板1上。

在步驟二中，如圖2所示，使用高精度工裝22使得第一凸臺平面31和基準面21平行。具體的，將高精度工裝22套在第一機械臂關(guān)節(jié)3和基座2上，使得高精度工裝22的內(nèi)表面221與第一凸臺平面31、基準面21相接觸，通過第一凸臺平面31、基準面21均與內(nèi)表面221完全相貼合，從而保證第一凸臺平面31和基準面21平行。

在步驟三中，可以利用三坐標測量儀測量第二凸臺平面41與工裝板1的表面的平面度，使得第二凸臺平面41與工裝板1的表面相平行，需要理解的是，利用三坐標測量儀測量的方法是公知技術(shù)，本實施例不再詳細描述。

在步驟四中，首先利用一圈螺釘將第二機械臂關(guān)節(jié)4與長臂桿6連接，再用另一圈螺釘將第三機械臂關(guān)節(jié)7與長臂桿6連接，此時螺釘未擰緊，然后擰緊一圈螺釘中的某一個使得第二機械臂關(guān)節(jié)4與長臂桿6固定連接，擰緊另一圈螺釘中的某一個使得第三機械臂關(guān)節(jié)7與長臂桿6固定連接，然后利用三坐標測量儀測量第一凸臺平面41與第三凸臺平面71相鄰兩個凸臺平面間的平面度，測量安裝誤差是否在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)，如果在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)，將上述兩圈中的螺釘都擰緊；如果不在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)，松弛上述兩圈螺釘中各擰緊的那個螺釘，調(diào)整長臂桿6的位置，從而間接調(diào)整第三機械臂關(guān)節(jié)7的位置，直到安裝誤差在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)，再擰緊全部螺釘。需要理解的是，利用三坐標測量儀測量的方法是公知技術(shù)，本實施例不再詳細描述。

在步驟五中，首先利用一圈螺釘將第三機械臂關(guān)節(jié)7與第四機械臂關(guān)節(jié)8連接起來，此時螺釘未擰緊，然后擰緊一圈螺釘中的某一個使得第三機械臂關(guān)節(jié)7與第四機械臂關(guān)節(jié)8固定連接，然后利用三坐標測量儀測量第四凸臺平面81與第三凸臺平面71相鄰兩個凸臺平面間的平面度，測量安裝誤差是否在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)，如果在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)，將上述一圈中的螺釘都擰緊；如果不在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)，松弛上述一圈螺釘中擰緊的那個螺釘，調(diào)整第四機械臂關(guān)節(jié)8的位置，直到安裝誤差在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)，再擰緊全部螺釘。需要理解的是，利用三坐標測量儀測量的方法是公知技術(shù)，本實施例不再詳細描述。

在步驟六中，首先利用一圈螺釘將第四機械臂關(guān)節(jié)8與短臂桿9連接，再用另一圈螺釘將第五機械臂關(guān)節(jié)10與短臂桿9連接，此時螺釘未擰緊，然后擰緊一圈螺釘中的某一個使得第四機械臂關(guān)節(jié)8與短臂桿9固定連接，擰緊另一圈螺釘中的某一個使得第五機械臂關(guān)節(jié)10與短臂桿9固定連接，然后利用三坐標測量儀測量第四凸臺平面81與第五凸臺平面101相鄰兩個凸臺平面間的平面度，測量安裝誤差是否在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)，如果在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)，將上述兩圈中的螺釘都擰緊；如果不在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)，松弛上述兩圈螺釘中各擰緊的那個螺釘，調(diào)整短臂桿9的位置，從而間接調(diào)整第五機械臂關(guān)節(jié)10的位置，直到安裝誤差在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)，再擰緊全部螺釘。需要理解的是，利用三坐標測量儀測量的方法是公知技術(shù)，本實施例不再詳細描述。

在步驟七中，首先利用一圈螺釘將第五機械臂關(guān)節(jié)10與第六機械臂關(guān)節(jié)11連接起來，此時螺釘未擰緊，然后擰緊一圈螺釘中的某一個使得第五機械臂關(guān)節(jié)10與第六機械臂關(guān)節(jié)11固定連接，然后利用三坐標測量儀測量第六凸臺平面111與第五凸臺平面101相鄰兩個凸臺平面間的平面度，測量安裝誤差是否在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)，如果在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)，將上述一圈中的螺釘都擰緊；如果不在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)，松弛上述一圈螺釘中擰緊的那個螺釘，調(diào)整第六機械臂關(guān)節(jié)11的位置，直到安裝誤差在0-0.05mm/10’范圍內(nèi)，再擰緊全部螺釘。需要理解的是，利用三坐標測量儀測量的方法是公知技術(shù)，本實施例不再詳細描述。

本實施例設(shè)計了基座和基座上的基準面，使得在后續(xù)連接臂桿和機械臂關(guān)節(jié)減小了安裝誤差；并且本實施例將基座、臂桿、機械臂關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行器安裝于工裝板上，利用工裝板的平面度，減小了在安裝過程中的誤差；并且本實施例通過在機械臂關(guān)節(jié)上設(shè)置凸臺平面，利用三坐標測量儀測量相鄰兩個凸臺平面間的平面度，使得安裝誤差很小。

上述實施例中，工裝板1的平面度為0.05/100mm。通過將工裝板1的平面度設(shè)計為0.05/100mm，從而提高了本實施例中安裝的精度。

上述實施例中，在步驟二中，第一凸臺平面31為圓形，平面度為0.05/100mm，粗糙度為Ra0.8。從而提高了本實施例中安裝的精度。

上述實施例中，在步驟三中，第二凸臺平面41為圓形，平面度為0.05/100mm，粗糙度為Ra0.8。從而提高了本實施例中安裝的精度。

上述實施例中，在步驟四中，第三凸臺平面71為圓形，平面度為0.05/100mm，粗糙度為Ra0.8。從而提高了本實施例中安裝的精度。

上述實施例中，在步驟五中，第四凸臺平面81為圓形，平面度為0.05/100mm，粗糙度為Ra0.8。從而提高了本實施例中安裝的精度。

上述實施例中，在步驟六中，第五凸臺平面101為圓形，平面度為0.05/100mm，粗糙度為Ra0.8。從而提高了本實施例中安裝的精度。

上述實施例中，在步驟七中，第六凸臺平面111為圓形，平面度為0.05/100mm，粗糙度為Ra0.8。從而提高了本實施例中安裝的精度。

本發(fā)明設(shè)計了基座和基座上的基準面，使得在后續(xù)連接臂桿和機械臂關(guān)節(jié)減小了安裝誤差；并且本發(fā)明將基座、臂桿、機械臂關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行器安裝于工裝板上，利用工裝板的平面度，減小了在安裝過程中的誤差；并且本發(fā)明通過在機械臂關(guān)節(jié)上設(shè)置凸臺平面，利用三坐標測量儀測量相鄰兩個凸臺平面間的平面度，使得安裝誤差很小。

以上所述的實施例只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。