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    重庆时时彩奖金比例: 两回转臂单独使用式空间机械臂重力补偿装置.pdf

    关 键 词:
    回转 单独 使用 空间 机械 重力 补偿 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201410161183.5

    申请日:

    2014.04.22

    公开号:

    CN103950043A

    公开日:

    2014.07.30

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B25J 19/00申请日:20140422|||公开
    IPC分类号: B25J19/00; B64G7/00 主分类号: B25J19/00
    申请人: 哈尔滨工业大学
    发明人: 刘振; 高海波; 邓宗全; 丁亮; 李楠; 路达
    地址: 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号
    优先权:
    专利代理机构: 哈尔滨市松花江专利商标事务所 23109 代理人: 高媛
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410161183.5

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2016.01.20|||2014.08.27|||2014.07.30

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    两回转臂单独使用式空间机械臂重力补偿装置,它涉及一种重力补偿装置。本发明为解决没有空间机械臂在地面进行空间模拟实验的重力补偿系统的问题?;刈崾鄙柚们矣肟占浠当鄣牡谝还亟谕嵘柚?,主回转轴的上端固定在第一机架上,主回转臂的一端与主回转轴的下部转动连接,小臂的一端固接在主回转轴的中部;大回转轴竖直设置且与空间机械臂的第二关节同轴设置,大回转轴的上端固定在第二机架上,大回转臂的一端与大回转轴的下部转动连接;双回转吊夹的一端安装有小回转轴,小回转轴与双回转吊夹转动连接,小回转轴竖直设置且与空间机械臂的第三关节同轴设置,小回转臂一端固接在小回转轴的下端。本发明用于空间机械臂在地面进行空间模拟实验。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种两回转臂单独使用式空间机械臂重力补偿装置,其特征在于:所述重力补偿装置包括主回转系统、大回转系统和三套吊杆配重系统(18);
    所述主回转系统包括主回转臂(10)、主回转轴(11)和小臂(12),主回转轴(11)竖直设置且与空间机械臂的第一关节(1-2)同轴设置,主回转轴(11)的上端固定在第一机架上,主回转臂(10)水平设置,主回转臂(10)的一端与主回转轴(11)的下部转动连接,小臂(12)水平设置,小臂(12)的一端固接在主回转轴(11)的中部;
    所述大回转系统包括大回转臂(13)和大回转轴(14),大回转轴(14)竖直设置且与空间机械臂的第二关节(1-3)同轴设置,大回转轴(14)的上端固定在第二机架上,大回转臂(13)水平设置,大回转臂(13)的一端与大回转轴(14)的下部转动连接;
    所述重力补偿装置还包括小回转轴(15)、小回转臂(16)和双回转吊夹(17),双回转吊夹(17)的一端安装有小回转轴(15),小回转轴(15)与双回转吊夹(17)转动连接,小回转轴(15)竖直设置且与空间机械臂的第三关节(1-5)同轴设置,小回转臂(16)水平设置,小回转臂(16)的一端固接在小回转轴(15)的下端;
    当所述重力补偿装置处于完全展开状态时,双回转吊夹(17)的上端安装在大回转臂(13)的另一端上;当所述重力补偿装置处于收拢状态时,双回转吊夹(17)的上端安装在主回转臂(10)的另一端上;
    小臂(12)通过一套吊杆配重系统(18)与空间机械臂的第一连杆(1-1)连接,双回转吊夹(17)的另一端通过一套吊杆配重系统(18)与空间机械臂的第二连杆(1-4)连接,小回转臂(16)通过一套吊杆配重系统(18)与空间机械臂的第三连杆(1-6)连接。

    2.  根据权利要求1所述的两回转臂单独使用式空间机械臂重力补偿装置,其特征在于:吊杆配重系统(20)包括吊杆(20-1)、定滑轮(20-2)和配重块(20-3),小臂(12)、双回转吊夹(17)的另一端和小回转臂(16)上均安装有一个定滑轮(20-2),每个定滑轮(20-2)上安装有一根吊杆(20-1),吊杆(20-1)的一端连接有配重块(20-3),吊杆(20-1)的另一端与对应的六自由度空间机械臂连杆相连接。

    3.  根据权利要求1或2所述的两回转臂单独使用式空间机械臂重力补偿装置,其特征在于:所述重力补偿装置还包括第一轴套(21),第一轴套(21)套装在主回转轴(11)上,所述主回转臂(10)的一端固装在第一轴套(21)的外壁上。

    4.  根据权利要求3所述的两回转臂单独使用式空间机械臂重力补偿装置,其特征在于:所述重力补偿装置还包括第二轴套(22),第二轴套(22)套装在大回转轴(14)上,所述大回转臂(13)的一端固装在第二轴套(22)的外壁上。

    5.  根据权利要求1、2或4所述的两回转臂单独使用式空间机械臂重力补偿装置,其特征在于:所述重力补偿装置还包括第三轴套(23),第三轴套(23)套装在小回转轴(15)上,双回转吊夹(17)的一端固装在第三轴套(23)的外壁上。

    说明书

    说明书两回转臂单独使用式空间机械臂重力补偿装置
    技术领域
    本发明涉及一种空间机械臂重力补偿装置,具体涉及一种地面试验用两回转臂单独使用式空间机械臂重力补偿装置。
    背景技术
    六自由度空间机械臂分系统是空间机器人系统的重要组成部分。在完成实验室研制阶段应进行机械臂的功能验证、运动学算法验证,在总装场要实现机械臂与卫星本体的安装,安装后还要验证机械臂的功能和测试机械臂的运动精度。上述过程都要在地面完成,而机械臂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,甚至损坏机械臂。因此,需要研制六自由度空间机械臂重力补偿系统,重力补偿的目的是要在地面上模拟空间的零重力环境,以实现对空间机械臂的控制,进行太空环境中机械臂运动模拟试验。
    空间机械臂分系统是空间机器人系统的重要组成部分。在完成实验室研制阶段应进行机械臂的功能验证、运动学算法验证,在总装场要实现机械臂与卫星本体的安装,安装后还要验证机械臂的功能和测试机械臂的运动精度。以上过程都要在地面完成,而机械臂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,甚至损坏机械臂。因此,需要研制空间机械臂重力补偿系统,重力补偿的目的是要在地面上模拟空间的零重力环境,实现对空间机械臂的控制,以进行太空环境中机械臂运动模拟试验。
    综上,目前没有六自由度空间机械臂在地面进行空间模拟实验的重力补偿系统。
    发明内容
    本发明为解决目前没有空间机械臂在地面进行空间模拟实验的重力补偿系统的问题,进而提供了一种两回转臂单独使用式空间机械臂重力补偿装置。
    本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是:本发明的两回转臂单独使用式空间机械臂重力补偿装置包括主回转系统、大回转系统和三套吊杆配重系统;
    所述主回转系统包括主回转臂、主回转轴和小臂,主回转轴竖直设置且与空间机械臂的第一关节同轴设置,主回转轴的上端固定在第一机架上,主回转臂水平设置,主回转臂的一端与主回转轴的下部转动连接,小臂水平设置,小臂的一端固接在主回转轴的中部;
    所述大回转系统包括大回转臂和大回转轴,大回转轴竖直设置且与空间机械臂的第二关节同轴设置,大回转轴的上端固定在第二机架上,大回转臂水平设置,大回转臂的一端与大回转轴的下部转动连接;
    所述重力补偿装置还包括小回转轴、小回转臂和双回转吊夹,双回转吊夹的一端安装有小回转轴,小回转轴与双回转吊夹转动连接,小回转轴竖直设置且与空间机械臂的第三关节同轴设置,小回转臂水平设置,小回转臂的一端固接在小回转轴的下端;
    当所述重力补偿装置处于完全展开状态时,双回转吊夹的上端安装在大回转臂的另一端上;当所述重力补偿装置处于收拢状态时,双回转吊夹的上端安装在主回转臂的另一端上;
    小臂通过一套吊杆配重系统与空间机械臂的第一连杆连接,双回转吊夹的另一端通过一套吊杆配重系统与空间机械臂的第二连杆连接,小回转臂通过一套吊杆配重系统与空间机械臂的第三连杆连接。
    本发明的有益效果是:
    本发明的两回转臂单独使用式空间机械臂重力补偿装置采用两回转臂单独使用,即主回转臂和大回转臂单独使用,本发明的重力补偿装置采用三吊点吊起机械臂,将连杆分为三组,对于每一杆组分别进行重力补偿;
    本发明在三根质量较小的连杆处设置吊点,避免了机械臂根部受到较大的附加弯曲力矩,本发明的两回转臂单独使用式空间机械臂重力补偿装置具有对机械臂变形影响小、重力补偿装置臂杆受扭矩小、驱动阻力矩小、模拟精度高的优点,能够实现模拟空间零重力环境中机械臂的特定功能和运动精度;
    本发明的两回转臂单独使用式空间机械臂重力补偿装置有效地解决了六自由度空间机械臂在地面进行模拟实验时候的重力补偿问题,安全方便有效,具有较高的可靠性和良好的可扩展性;
    本发明的三回转臂串联悬挂式六自由度空间机械臂重力补偿装置还具有结构简单、可操作能力强,跟随效果好的优点。
    附图说明
    图1是本发明的两回转臂单独使用式空间机械臂重力补偿装置的整体结构示意图(重力补偿装置处于完全展开状态),图2是本发明的两回转臂单独使用式空间机械臂重力补偿装置的整体结构示意图(重力补偿装置处于收拢状态,即机械臂第二关节1-3顺时针旋转90度),图3是本发明的两回转臂单独使用式空间机械臂重力补偿装置的整体结构示意 图(重力补偿装置处于完全展开状态时机械臂绕第三关节1-5逆时针旋转180度),图4是具体实施方式一中吊杆配重系统20的整体结构示意图。
    具体实施方式
    具体实施方式一:如图1~4所示,本实施方式的两回转臂单独使用式空间机械臂重力补偿装置包括主回转系统、大回转系统和三套吊杆配重系统18;
    所述主回转系统包括主回转臂10、主回转轴11和小臂12,主回转轴11竖直设置且与空间机械臂的第一关节1-2同轴设置,主回转轴11的上端固定在第一机架上,主回转臂10水平设置,主回转臂10的一端与主回转轴11的下部转动连接,小臂12水平设置,小臂12的一端固接在主回转轴11的中部;
    所述大回转系统包括大回转臂13和大回转轴14,大回转轴14竖直设置且与空间机械臂的第二关节1-3同轴设置,大回转轴14的上端固定在第二机架上,大回转臂13水平设置,大回转臂13的一端与大回转轴14的下部转动连接;
    所述重力补偿装置还包括小回转轴15、小回转臂16和双回转吊夹17,双回转吊夹17的一端安装有小回转轴15,小回转轴15与双回转吊夹17转动连接,小回转轴15竖直设置且与空间机械臂的第三关节1-5同轴设置,小回转臂16水平设置,小回转臂16的一端固接在小回转轴15的下端;
    当所述重力补偿装置处于完全展开状态时,双回转吊夹17的上端安装在大回转臂13的另一端上;当所述重力补偿装置处于收拢状态时,双回转吊夹17的上端安装在主回转臂10的另一端上;
    小臂12通过一套吊杆配重系统18与空间机械臂的第一连杆1-1连接,双回转吊夹17的另一端通过一套吊杆配重系统18与空间机械臂的第二连杆1-4连接,小回转臂16通过一套吊杆配重系统18与空间机械臂的第三连杆1-6连接。
    具体实施方式二:如图1和图4所示,本实施方式吊杆配重系统20包括吊杆20-1、定滑轮20-2和配重块20-3,小臂12、双回转吊夹17的另一端和小回转臂16上均安装有一个定滑轮20-2,每个定滑轮20-2上安装有一根吊杆20-1,吊杆20-1的一端连接有配重块20-3,吊杆20-1的另一端与对应的六自由度空间机械臂连杆相连接。如此设计,结构简单,并且便于调整各个吊点的配重,为重力补偿提供方便。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
    具体实施方式三:如图1所示,本实施方式所述重力补偿装置还包括第一轴套21,第一轴套21套装在主回转轴11上,所述主回转臂10的一端固装在第一轴套21的外壁上。 如此设计,结构简单、结构空间节凑,第一轴套21将吊杆配重系统18固接于主回转轴11上,吊杆配重系统18下端连接空间机械臂,能够使得空间机械臂与主回转轴11的运动保持同步,使得重力补偿得以实现。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
    具体实施方式四:如图1所示,本实施方式所述重力补偿装置还包括第二轴套22,第二轴套22套装在大回转轴14上,所述大回转臂13的一端固装在第二轴套22的外壁上。如此设计,结构简单、结构空间节凑,第二轴套22将吊杆配重系统18固接于大回转轴14上,吊杆配重系统18下端连接空间机械臂,能够使得空间机械臂与大回转轴14的运动保持同步,使得重力补偿得以实现。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
    具体实施方式五:如图1所示,本实施方式所述重力补偿装置还包括第三轴套23,第三轴套23套装在小回转轴15上,双回转吊夹17的一端固装在第三轴套23的外壁上。如此设计,结构简单、结构空间节凑,第三轴套23将吊杆配重系统18固接于小回转轴15上,吊杆配重系统18下端连接空间机械臂,能够使得空间机械臂与小回转轴15的运动保持同步,使得重力补偿得以实现。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或四相同。
    工作原理:
    两回转臂单独使用悬挂机构采用三吊点吊起机械臂,以补偿其重力。将空间机械臂各杆件分为三组:连杆0~1作为第一组,连杆2作为第二组,连杆3~6作为第三组;每组连杆分别设置一个吊点,分别作用于第一连杆1-1、第二连杆1-4和第三连杆1-6上;第一吊点固接于主回转臂的左侧,而将第二、三吊点通过双回转吊夹6合并为一个吊点,在空间机械臂收拢状态时,悬挂于主回转臂10的另一端上;主回转系统在空间机械臂关节第二关节1-3顺时针旋转90度展开和功能测试后,主回转系统与双回转吊夹17分离;利用机械臂固定支座托起空间机械臂,将双回转吊夹17安装于大回转系统,完成空间机械臂的全部展开状态。在机械臂展开的过程中进行第一关节1-2、第二关节1-3、第三关节1-5的功能测试实验,待机械臂完全展开后,再进行关节1-1、1-4、1-6的功能测试实验。在机械臂完全展开状态时,主回转轴11与空间机械臂的第一关节1-2同轴设置,大回转轴14与空间机械臂的第二关节1-3同轴设置,小回转轴15与空间机械臂的第三关节1-5同轴设置,跟踪空间机械臂的运动均为旋转运动;其中第一关节1-2的转动由主回转臂10被动跟踪,同理大回转臂13同步被动跟踪机械臂第二关节1-3的转动,小回转臂16被动跟踪机械臂第三关节1-5转动。
    机械手第一关节1-2和第二关节1-3之间的跨距较大。该重力补偿机构通过调整配重 块的质量来实现不同实验条件下六自由度空间机械臂的功能测试,保证空间机械臂在地面进行试验时模拟太空微重力环境,可实现六自由度空间机械臂六个关节的单独运动和某些关节的联动。

    关于本文
    本文标题:两回转臂单独使用式空间机械臂重力补偿装置.pdf
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