[发明专利]二维直线气浮导轨式机械臂重力补偿装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械臂重力补偿装置，具体涉及一种二维直线气浮导轨式机械臂重力补偿装置。

背景技术

空间机械手分机构是空间机器人机构的重要组成部分。在完成实验室研制阶段应进行机械手的功能验证、运动学算法验证，在总装场要实现机械手与卫星本体的安装，安装后还要验证机械手的功能和测试机械手的运动精度。以上过程都要在地面完成，而机械手是按照太空失重环境要求设计的，在地面试验中，如果不进行重力补偿，重力的作用将会在各个关节部位产生较大的力和力矩，会导致驱动电机无法正常运转，甚至损坏机械手。因此，需要研制机械手重力补偿机构，重力补偿机构的目的是要在地面上模拟空间的零重力环境，以实现空间机械手的控制，进行太空环境中机械手运动模拟实验。

发明内容

本发明为解决空间机械手是按太空失重环境球涉及的，在地面试验中如果不进行重力补偿，会导致驱动电机无法正常运转，甚至损坏机械手的问题，进而提出二维直线气浮导轨式机械臂重力补偿装置。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括第一悬挂绳、第一直线气浮导轨、移动滑块、第二悬挂绳、双回转吊架横梁、第三悬挂绳、第四悬挂绳、第一回转机构、第二回转机构和两个第二直线气浮导轨，第一悬挂绳的上端与第一吊点固定连接，第一悬挂绳的下端与机械臂的左端连接，两个第二直线气浮导轨并排平行设置，第一直线气浮导轨设置在两个第二直线气浮导轨之间，且第一直线气浮导轨沿长度方向的中心线与第二直线气浮导轨沿长度方向的中心线垂直，第一直线气浮导轨两端分别与两个第二直线气浮导轨滑动连接，第二悬挂绳的上端通过移动滑块与第一直线气浮导轨连接，第二悬挂绳的下端通过第一回转机构与双回转吊架横梁的中部连接，双回转吊架横梁一端与第三悬挂绳的上端连接，第三悬挂绳的下端与机械臂的中部连接，双回转吊架横梁的另一端通过第二回转机构与第四悬挂绳的上端连接，第四悬挂绳的下端与机械臂的右端连接。

本发明的有益效果是：本发明能够解决空间机械臂的重力补偿问题，为空间机械臂在地面实验提供了重力补偿机构，机构简单，易于理解和实现。本机构具有在总装场进行机械臂的功能测试和精度测试的能力。机械臂重力补偿机构的工作模式为机械臂根部固定展开模式。根部固定展开模式是指机械臂与卫星本体固定后进行功能验证实验和精度测试实验，本机构在根部固定模式进行功能验证实验时，可实现空间机械手分机构各关节的单独运动，满足各关节大角度范围内的运动要求。空间机械臂零重力补偿装置的设计机构采用被动随动式跟踪方式。直线气浮导轨式机械臂重力补偿机构对机械臂变形影响小，模拟精度高，无臂杆受扭等优点。

附图说明

图1是本发明的立体机构示意图，图2是本发明的机构简图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述二维直线气浮导轨式机械臂重力补偿装置包括第一悬挂绳1、第一直线气浮导轨2、移动滑块3、第二悬挂绳4、双回转吊架横梁5、第三悬挂绳6、第四悬挂绳7、第一回转机构8、第二回转机构9和两个第二直线气浮导轨10，第一悬挂绳1的上端与第一吊点11固定连接，第一悬挂绳1的下端与机械臂12的左端连接，两个第二直线气浮导轨10并排平行设置，第一直线气浮导轨2设置在两个第二直线气浮导轨10之间，且第一直线气浮导轨2沿长度方向的中心线与第二直线气浮导轨10沿长度方向的中心线垂直，第一直线气浮导轨2两端分别与两个第二直线气浮导轨10滑动连接，第二悬挂绳4的上端通过移动滑块3与第一直线气浮导轨2连接，第二悬挂绳4的下端通过第一回转机构8与双回转吊架横梁5的中部连接，双回转吊架横梁5一端与第三悬挂绳6的上端连接，第三悬挂绳6的下端与机械臂2的中部连接，双回转吊架横梁5的另一端通过第二回转机构9与第四悬挂绳7的上端连接，第四悬挂绳7的下端与机械臂12的右端连接。

具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述二维直线气浮导轨式机械臂重力补偿装置的第一悬挂绳1的上端通过固定气浮轴承与第一吊点11连接。

本实施方式的技术效果是：如此设置，第一悬挂绳1的上端通过气浮轴承固定连接，使机械臂12左端的位置不发生改变，故第一悬挂绳1始终保持垂直状态，第一悬挂绳1固定不动便可实现零重力补偿。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

工作原理

第一悬挂绳1的上端通过气浮轴承固定连接，使机械臂12左端的位置不发生改变，故第一悬挂绳1始终保持垂直状态，第一悬挂绳1固定不动便可实现零重力补偿；机械臂12转动时，第一直线气浮导轨2和两个第二直线气浮导轨10进行跟踪，第一回转机构8和第二回转机构9被动跟踪，保证第三悬挂绳6和第四悬挂绳7保持垂直，进行零重力补偿。