[发明专利]应用于大空间绳驱系统的物体转动惯量测量方法

说明书

应用于大空间绳驱系统的物体转动惯量测量方法，属于绳驱机器人装配及测量领域，本发明为解决现有测量物体转动惯量和装配物体必须采用两套设备实现，过程与设备过于繁琐的问题。本发明方法：S1、将被装配物体G₂安装在工装N上装配在绳驱系统上，8根绳索对称设置；S2、将质心配到旋转轴Z₀上；S3、绕Z₀轴进行简谐振动；S4、在简谐振动过程中，实时采集被测量物体在水平面绕Z₀轴的转角θ，并根据该转角θ控制调整8根绳索的张力值；S5、记录每根绳索的简谐运动周期，并将8根绳索的简谐运动周期平均值作为被测量物体做简谐振动的周期；S6、获取被装配物体G₂绕Z₀轴的转动惯量J₂。

技术领域

本发明涉及一种应用于大空间绳驱装配过程中对装配物体的转动惯量测量的方法，属于绳驱机器人装配及测量领域。

背景技术

随着经济，工业，航天事业的快速发展，大空间装配问题逐渐成为主要装配问题，大空间装配也成为主要研究方向具有十分广泛的实际应用作用。目前大空间装配有的采用大空间机械臂或者龙门吊车等进行装配工作，但这些刚性连杆或者支架在大空间中容易出现力矩过大造成本体损坏，从而装配任务失败甚至有伤害到在场人员的危险。绳索独特的柔性特性可以较好地解决上述刚性物体的问题，因而具有大空间装配的可实现行，从而使用绳驱设备进行大空间装配逐渐成为发展趋势。绳驱装配系统为在大空间的八个顶角分别部署一套绳索绕线装置，其中每套绳索绕线装置包括电机以及绳索收放线装置。大空间中八个顶角伸出八根绳索对称连接到所要装配的物体的8个连接点，通过控制电机的力矩值，控制绳索的释放与收缩，最终实现控制末端装配物体运动到指定装配位置。

在装配过程时，需要对被装配物体的质量特性如物体的转动惯量进行测量。只有知道了每一个单独的被装配物体的转动惯量才能得到整个装配物体的转动惯量，才能进行后续的研究及应用。这些传统的测物体转动惯量的方法需要使用单独的测量平台以及相应的配套测量设备才可以进行测量。

在大空间绳驱装配的过程中，通常被装配物体的转动惯量是需要测量的。但是传统的测量方法主要基于扭摆法，需要特定的测量设备使物体做简谐振动，同时测量运动周期等参数，才可以测量出物体的转动惯量。因此传统在大空间绳驱装配过程中，需要先通过特定的测量装置将被装配的物体测量出来，再通过绳驱设备进行装配任务。整体过程需要一套测量装备和一套装配设备，过程与设备过于繁琐。

发明内容

本发明目的是为了解决现有测量物体转动惯量和装配物体必须采用两套设备实现，过程与设备过于繁琐的问题，提供了一种应用于大空间绳驱系统的物体转动惯量测量方法。使用绳驱设备进行转动惯量的测量可以在装配的过程中完成转动惯量的测量，可以使用一套设备高效自主地完成测量转动惯量和装配两项任务。同时在装配过程中测量转动惯量，因为被装配物体已处于实际工作状态，因而可以更加精准的得到被装配物体的转动惯量。

本发明所述应用于大空间绳驱系统的物体转动惯量测量方法，该方法包括以下步骤：

S1、将被装配物体G₂安装在工装N上，然后将被装配物体G₂装配在绳驱系统上，绳驱系统的8根绳索对称设置，使工装N位于绳驱系统工作空间的中心；

S2、通过工装N上的配重装置将工装N与被装配物体G₂整体的质心配到旋转轴Z₀上，工装N与被装配物体G₂整体作为被测量物体；

S3、通过控制8根绳索将被测量物体在水平面转动初始转角θ₀后，开始绕Z₀轴进行简谐振动，所述简谐振动为通过控制8根绳索的张力令被测量物体在水平面绕Z₀轴进行周期性转动；

S4、在简谐振动过程中，实时采集被测量物体在水平面绕Z₀轴的转角θ，并根据该转角θ控制调整8根绳索的张力值；