[发明专利]一种刚柔耦合式微重力环境模拟训练装置

说明书

本发明一种刚柔耦合式微重力环境模拟训练装置，它包括固定平台、柔索驱动单元、末端执行器支架、末端执行器、柔索，伺服电机到柔索间传动机构为滚珠丝杠和滚珠丝杠螺母，至末端执行器的力觉传感器支架可调配重，实现末端执行器在X、Y、Z轴上的静平衡和动平衡，控制柔索的运动方式为直线往复运动，在保证柔索可变长度够用的情况下，结构简单，易于提高柔索控制精度，驱动单元上有两个不同位置的测力传感器，相互补偿，提高测力精度，实现模拟微重力环境下，虚拟任务物体通过末端执行器与航天员进行的力交互控制。

技术领域

本发明涉及微重力环境模拟训练领域，特别涉及一种刚柔耦合式微重力环境模拟训练装置。

背景技术

用于航天员微重力环境模拟协同作业的训练装置精度高、使用简单、拆装方便、灵活性好，但其固定平台没有较好的震动稳定性，柔索驱动单元的主流柔索控制方式为卷筒缠绕式。这种柔索控制方式控制精度相对较低，柔索可变长度取决于卷筒的直径与长度，末端执行器的工作空间一般可以做到很大，但其机械结构较为复杂，难以控制其尺寸，需要单独考虑其震动稳定性。柔索驱动并联机器人的主流力控制系统中，反馈部分是柔索驱动单元上或末端执行器上的柔索的张力，通过柔索张力变化来计算末端执行器受到的力不易满足精度要求而且算法复杂，对上位机综合算力要求高。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，创造性构思了一种刚柔耦合式微重力环境模拟训练装置，控制柔索的运动方式为直线往复运动，在保证柔索可变长度够用的情况下，结构简单，易于提高柔索控制精度，且伺服电机到柔索间传动机构为滚珠丝杠和滚珠丝杠螺母，至末端执行器的力觉传感器支架可调配重，以实现末端执行器在X、Y、Z轴上的静平衡和动平衡，使柔索处于松弛状态，以提高柔索的使用寿命。

实现本发明所采用的技术方案是：一种刚柔耦合式微重力环境模拟训练装置，其特征是，它包括：固定平台11000、柔索驱动单元12000、末端执行器支架13000、末端执行器14000、柔索，根据任务需要，在所述的固定平台11000的任意位置设置柔索驱动单元12000，所述的柔索驱动单元12000通过柔索与末端执行器14000连接，利用所述的柔索牵引末端执行器14000，在所述的末端执行器14000下设置末端执行器支架13000。

进一步，所述的柔索驱动单元12000包括：伺服电机12001、电机座12002、左轴承座12003、联轴器12004、主支撑体12005、滚珠丝杠12006、直线滑轨12007、驱动滑块12008、力传感器12009、辅助滑块12010、右轴承座12011、滚珠丝杠螺母12012、柔索测力单元12100、柔索导向单元12200，在所述的主支撑体12005上从左至右依次设置电机座12002、直线滑轨12007、右轴承座12011、柔索测力单元12100、柔索导向单元12200，所述的伺服电机12001与电机座12002固连，在所述的电机座12002内设置左轴承座12003，在所述的左轴承座12003与右轴承座12011间设置滚珠丝杠12006，所述的滚珠丝杠12006与伺服电机12001通过联轴器12004连接，所述的直线滑轨12007与辅助滑块12010滑动连接，在所述的辅助滑块12010上固连驱动滑块12008，所述的驱动滑块12008与滚珠丝杠12006通过滚珠丝杠螺母12012连接，所述的滚珠丝杠螺母12012与驱动滑块12008固连，在所述的驱动滑块12008上设置力传感器12009。