[实用新型]一种多功能高精度重载机械臂关节样机测试平台

说明书

本实用新型涉及一种多功能高精度重载机械臂关节样机测试平台，包括载荷模拟系统、支撑结构和传感器单元。载荷模拟系统包括依次相连的加载轴一与加载轴二、用于剪力及弯矩加载的液压缸和用于扭矩加载的液压缸。支撑结构包括底座、支座一与支座二。加载轴一的左端与加载轴二的右端相连，右端与关节样机的左端相连，关节样机的右端与支座二相连，加载轴二的左端与用于扭矩加载的液压缸的活塞杆相连，用于扭矩加载的液压缸的缸筒与支座一相连。本实用新型使用液压系统作为载荷加载的方式，具有载荷大、精度高的特点，相较于电动加载方式有效降低了成本，简化了结构、易于制造。

技术领域

本实用新型涉及机械关节性能测试技术领域，具体涉及一种多功能高精度重载机械臂关节样机测试平台。

背景技术

受控核聚变的物理研究和技术发展已经持续超过60年，聚变能被认为是最具潜力永久、稳定的清洁能源。托卡马克装置是实现受控核聚变的重要途径。装置运行时，真空室内部存在高温、高真空、强磁场和强辐射等恶劣、极端条件，人员不宜进入，需要使用多功能重载机械臂遥操作系统。

托卡马克装置多功能重载机械臂遥操作系统具有6个自由度，长度为11 米，末端负载2吨，重复定位精度±10mm。机械臂复杂而且庞大，造价高昂。为了验证多功能重载机械臂设计方案的工程可行性，需要制造机械臂的关键关节，并进行测试和验证，为完整机械臂的研发提供技术参考。

根据对完整机械臂的工况分析，关键关节样机为关节，承受的负载及精度要求如下表。关键关节样机需要测量的技术参数主要有：输出扭矩、可承受弯矩及剪力、结构变形量和旋转精度等。

目前，常见的关节测试平台包括以下几种：国内开展的典型研究如用于大型空间机械臂关节性能测试平台的研究、用于模拟和测试大型混凝土泵车结构件的6自由度加载平台研究、模拟舵机在飞行器飞行时舵面所受到气动载荷的舵机测试平台、建筑行业模拟地震对建筑物破坏机理的地震加载平台研究等。

大型空间机械臂关节性能测试平台可实现载荷较小，无法用于托卡马克装置遥操作多功能重载机械臂关键关节样机测试。用于模拟和测试大型混凝土泵车结构件的6自由度加载平台为6自由度液压驱动并联机构，成本极高，设备体积大。模拟地震对建筑物破坏机理的地震加载平台用于模拟地震波对建筑的冲击作用，不具备扭矩、弯矩和剪力的加载功能。

因此，需要设计一种适用于托卡马克装置的多功能高精度重载机械臂关节样机测试平台。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多功能高精度重载机械臂关节样机测试平台，该测试平台适用于托克马克装置，其采用液压系统作为载荷加载的方式，具有载荷大、精度高的特点，相较于电动加载方式有效降低了成本，简化了结构、易于制造。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种多功能高精度重载机械臂关节样机测试平台，包括载荷模拟系统、支撑结构和传感器单元；所述载荷模拟系统包括依次相连的加载轴一与加载轴二、用于剪力及弯矩加载的液压缸和用于扭矩加载的液压缸；所述支撑结构包括底座和分别设置在底座左右两端上方的支座一与支座二；所述加载轴一的左端与加载轴二的右端相连，右端与关节样机的左端相连，关节样机的右端与支座二相连，加载轴二的左端与用于扭矩加载的液压缸的活塞杆相连，用于扭矩加载的液压缸的缸筒与支座一相连；所述传感器单元包括连接在加载轴一与加载轴二之间的扭矩传感器和设置在用于剪力及弯矩加载的液压缸底部的测力传感器。

进一步的，所述用于剪力及弯矩加载的液压缸的数量为两个，分别为用于剪力及弯矩加载的液压缸一与用于剪力及弯矩加载的液压缸二；所述载荷模拟系统还包括支臂一和支臂二；所述用于剪力及弯矩加载的液压缸设置在加载轴一的下方，其通过支臂一与加载轴一相连；所述支臂一的上端套设在加载轴一上，下端与用于剪力及弯矩加载的液压缸的活塞杆相连；所述支臂一的上端通过关节轴承与加载轴一转动相连。