一種自適應(yīng)懸吊機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于航天重力補(bǔ)償領(lǐng)域，尤其是涉及一種自適應(yīng)懸吊機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]空間機(jī)械臂是航天領(lǐng)域空間機(jī)器人的分支，在地面研制階段，需要對(duì)其功能和運(yùn)動(dòng)性能進(jìn)行驗(yàn)證，該過(guò)程需要對(duì)機(jī)械臂提供重力補(bǔ)償，以達(dá)到復(fù)現(xiàn)實(shí)際工作環(huán)境，保護(hù)自身結(jié)構(gòu)的作用。重力補(bǔ)償過(guò)程中，要使用懸吊機(jī)構(gòu)與該類航天器機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接，通過(guò)懸吊機(jī)構(gòu)上方施加特定補(bǔ)償力來(lái)模擬其工作中狀態(tài)的重力環(huán)境，進(jìn)而對(duì)航天器結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)。
[0003]目前，試驗(yàn)中的懸吊機(jī)構(gòu)一般只適用于平面展開機(jī)構(gòu)，對(duì)于三維空間展開結(jié)構(gòu)的重力模擬，難以解決空間干涉避讓及懸吊結(jié)構(gòu)位置姿態(tài)適應(yīng)問(wèn)題，因此，研發(fā)一種適用于空間機(jī)械臂結(jié)構(gòu)的懸吊機(jī)構(gòu)，用于解決該類機(jī)構(gòu)在重力模擬過(guò)程中的空間干涉問(wèn)題及懸吊結(jié)構(gòu)的位置姿態(tài)適應(yīng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型旨在提出一種自適應(yīng)懸吊機(jī)構(gòu)，用于低重力模擬試驗(yàn)過(guò)程中與該類航天器機(jī)構(gòu)的連接。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種自適應(yīng)懸吊機(jī)構(gòu)，包括連接半座、側(cè)傾連接半座、側(cè)傾俯仰件、俯仰避讓件和自旋件，所述自旋件的連接端與懸吊索相連;所述俯仰避讓件是空間避讓的主要結(jié)構(gòu)，所述俯仰避讓件包括避讓桿，所述避讓桿在結(jié)構(gòu)上為機(jī)械臂臂桿的運(yùn)動(dòng)提供避讓空間，所述避讓桿的下端為俯仰端，上端為自旋連接端，所述俯仰端與側(cè)傾俯仰件的俯仰端相連，可同軸旋轉(zhuǎn)構(gòu)成俯仰關(guān)節(jié)，保證俯仰關(guān)節(jié)可在豎直面內(nèi)做俯仰運(yùn)動(dòng)，適應(yīng)豎直面內(nèi)機(jī)械臂臂桿垂直俯仰，所述自旋連接端與自旋件的旋轉(zhuǎn)端相連構(gòu)成旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，保證俯仰避讓件可繞自旋件水平轉(zhuǎn)動(dòng);所述側(cè)傾俯仰件是進(jìn)行機(jī)械臂臂桿豎直面內(nèi)側(cè)傾自適應(yīng)和豎直面內(nèi)俯仰自適應(yīng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，所述側(cè)傾俯仰件的側(cè)傾端與側(cè)傾連接半座的側(cè)傾半座端相連構(gòu)成側(cè)傾關(guān)節(jié)，適應(yīng)豎直面內(nèi)機(jī)械臂臂桿側(cè)傾旋轉(zhuǎn)，使用時(shí)，側(cè)傾俯仰件受重力作用，側(cè)傾關(guān)節(jié)和俯仰關(guān)節(jié)的軸線始終保持水平;所述側(cè)傾連接半座是進(jìn)行連接和豎直面內(nèi)臂桿平行方向側(cè)傾自動(dòng)適應(yīng)的結(jié)構(gòu)，所述連接半座與所述側(cè)傾連接半座的連接半座端配合使用固定連接在機(jī)械臂臂桿上。
[0007]進(jìn)一步的，所述連接半座包括臂桿連接面和半座連接面，所述側(cè)傾連接半座的連接半座端同樣包括臂桿連接面和半座連接面，所述臂桿聯(lián)接面具有與機(jī)械臂臂桿外形配套的外形輪廓，所述連接半座的臂桿連接面和側(cè)傾連接半座的連接半座端臂桿連接面相配合與機(jī)械臂臂桿相連，所述連接半座的半座連接面與側(cè)傾連接半座的連接半座端半座連接面連接緊固，實(shí)現(xiàn)與臂桿的連接，采用分體結(jié)構(gòu)，便于安裝。
[0008]進(jìn)一步的，所述自旋件還可靠繩索直連，利用繩索自身的旋轉(zhuǎn)自適應(yīng)。
[0009]進(jìn)一步的，在使用過(guò)程中，結(jié)合機(jī)械臂結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)組成、關(guān)節(jié)布局、結(jié)構(gòu)尺寸等情況，可調(diào)整旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、俯仰關(guān)節(jié)和側(cè)傾關(guān)節(jié)之間連接的先后順序。
[0010]進(jìn)一步的，本自適應(yīng)懸吊機(jī)構(gòu)可與三向平動(dòng)跟隨機(jī)構(gòu)組合使用，構(gòu)成六自由度跟隨裝置。
[0011]進(jìn)一步的，本自適應(yīng)懸吊機(jī)構(gòu)可與力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)組合使用，對(duì)目標(biāo)位置傳遞施加的懸吊補(bǔ)償力。
[0012]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型所述的自適應(yīng)懸吊機(jī)構(gòu)具有以下優(yōu)勢(shì):通過(guò)多個(gè)具有單自由度的關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)組合使用達(dá)到多自由度，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)的自適應(yīng)，利用適應(yīng)運(yùn)動(dòng)空間的結(jié)構(gòu)避讓構(gòu)型來(lái)實(shí)現(xiàn)空間避讓，以自動(dòng)適應(yīng)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)，防止了空間干涉，同時(shí)本機(jī)構(gòu)可將懸吊力傳遞至機(jī)械臂臂桿，用于重力補(bǔ)償，通過(guò)與三向平動(dòng)機(jī)構(gòu)配合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械臂臂桿的全姿態(tài)適應(yīng)。
【附圖說(shuō)明】
[0013]構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0014]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型中連接半座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本實(shí)用新型中側(cè)傾連接半座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4是本實(shí)用新型中側(cè)傾俯仰件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖5是本實(shí)用新型中俯仰避讓件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖6是本實(shí)用新型中自旋件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0021 ] 1-連接半座，2-側(cè)傾連接半座，3-側(cè)傾俯仰件，4-俯仰避讓件，5-自旋件，6_連接端，7-旋轉(zhuǎn)端，8-避讓桿，9-俯仰端，10-自旋連接端，11-側(cè)傾俯仰件的俯仰端，12-側(cè)傾端，13-側(cè)傾半座端，14-連接半座端，15-臂桿連接面，16-半座連接面。
【具體實(shí)施方式】
[0022]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0023]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0024]如圖1至6所示，一種自適應(yīng)懸吊機(jī)構(gòu)，包括連接半座1、側(cè)傾連接半座2、側(cè)傾俯仰件3、俯仰避讓件4和自旋件5，所述自旋件5的連接端6與懸吊索相連;所述俯仰避讓件4是空間避讓的主要結(jié)構(gòu)，所述俯仰避讓件4包括避讓桿8，所述避讓桿8在結(jié)構(gòu)上為機(jī)械臂臂桿的運(yùn)動(dòng)提供避讓空間，所述避讓桿8的下端為俯仰端9，上端為自旋連接端10，所述俯仰端9與側(cè)傾俯仰件的俯仰端11相連，可同軸旋轉(zhuǎn)構(gòu)成俯仰關(guān)節(jié)，保證俯仰關(guān)節(jié)可在豎直面內(nèi)做俯仰運(yùn)動(dòng)，適應(yīng)豎直面內(nèi)機(jī)械臂臂桿垂直俯仰，所述自旋連接端10與自旋件5的旋轉(zhuǎn)端7相連構(gòu)成旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，保證俯仰避讓件4可繞自旋件5水平轉(zhuǎn)動(dòng)，所述自旋件5還可不用旋轉(zhuǎn)端7，靠繩索直連，利用繩索自身的旋轉(zhuǎn)自適應(yīng);所述側(cè)傾俯仰件3是進(jìn)行機(jī)械臂臂桿豎直面內(nèi)側(cè)傾自適應(yīng)和豎直面內(nèi)俯仰自適應(yīng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，所述側(cè)傾俯仰件3的側(cè)傾端12與側(cè)傾連接半座2的側(cè)傾半座端13相連構(gòu)成側(cè)傾關(guān)節(jié)，適應(yīng)豎直面內(nèi)機(jī)械臂臂桿側(cè)傾旋轉(zhuǎn)，使用時(shí)，側(cè)傾俯仰件3受重力作用，側(cè)傾關(guān)節(jié)和俯仰關(guān)節(jié)的軸線始終保持水平;所述側(cè)傾連接半座2是進(jìn)行連接和豎直面內(nèi)臂桿平行方向側(cè)傾自動(dòng)適應(yīng)的結(jié)構(gòu)，所述連接半座I與所述側(cè)傾連接半座2的連接半座端14配合使用，所述連接半座I包括臂桿連接面15和半座連接面16，所述側(cè)傾連接半座2的連接半座端14同樣包括臂桿連接面和半座連接面，所述臂桿聯(lián)接面15具有與機(jī)械臂臂桿外形配套的外形輪廓，所述連接半座I的臂桿連接面15和側(cè)傾連接半座2的連接半座端14臂桿連接面相配合與機(jī)械臂臂桿相連，所述連接半座I的半座連接面16與側(cè)傾連接半座2的連接半座端14半座連接面連接緊固，實(shí)現(xiàn)與臂桿的連接，分體結(jié)構(gòu)便于安裝。
[0025]根據(jù)以上基本原理，如下附圖結(jié)構(gòu)圖只是實(shí)際實(shí)用的一種實(shí)例，實(shí)際使用過(guò)程中，結(jié)合機(jī)械臂結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)組成、關(guān)節(jié)布局、結(jié)構(gòu)尺寸等情況，可在上述原理的基礎(chǔ)上調(diào)整旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、俯仰關(guān)節(jié)和側(cè)傾關(guān)節(jié)之間連接的先后順序，可使用軸承結(jié)構(gòu)減小摩擦及適應(yīng)微小角度偏差。同時(shí)，本實(shí)用新型在三個(gè)關(guān)節(jié)角度旋轉(zhuǎn)自適應(yīng)的基礎(chǔ)上，可輔以水平面內(nèi)主動(dòng)或者被動(dòng)的二維跟蹤以及豎直面內(nèi)上下方向的主動(dòng)和被動(dòng)收放懸吊索等跟蹤的一維平動(dòng)機(jī)構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)三個(gè)旋轉(zhuǎn)和三個(gè)平動(dòng)的全姿態(tài)適應(yīng)。
[0026]本實(shí)例的工作過(guò)程:自旋件5與俯仰避讓件4連接構(gòu)成旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，帶動(dòng)俯仰避讓件4可繞自旋件水平轉(zhuǎn)動(dòng)，俯仰避讓件4與側(cè)傾俯仰件的俯仰端11連接，保證俯仰關(guān)節(jié)可在豎直面內(nèi)做俯仰運(yùn)動(dòng)，側(cè)傾俯仰件的側(cè)傾端12與側(cè)傾連接半座2的側(cè)傾半座端13相連，保證側(cè)傾關(guān)節(jié)可在豎直面內(nèi)做側(cè)傾運(yùn)動(dòng)，連接半座I與側(cè)傾連接半座2組合使用固定連接在機(jī)械臂臂桿上，保證旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸線水平，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)適應(yīng)機(jī)械臂臂桿的空間轉(zhuǎn)動(dòng)，防止了空間干涉，同時(shí)本機(jī)構(gòu)可將懸吊力傳遞至機(jī)械臂臂桿，用于重力補(bǔ)償。通過(guò)與三向平動(dòng)機(jī)構(gòu)配合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械臂臂桿的全姿態(tài)適應(yīng)。本自適應(yīng)懸吊機(jī)構(gòu)還可與三向平動(dòng)跟隨機(jī)構(gòu)組合使用，構(gòu)成六自由度跟隨裝置，也可與力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)組合使用，對(duì)目標(biāo)位置傳遞施加的懸吊補(bǔ)償力。
[0027]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自適應(yīng)懸吊機(jī)構(gòu)，其特征在于:包括連接半座、側(cè)傾連接半座、側(cè)傾俯仰件、俯仰避讓件和自旋件，所述自旋件的連接端與懸吊索相連;所述俯仰避讓件包括避讓桿，所述避讓桿在結(jié)構(gòu)上為機(jī)械臂臂桿的運(yùn)動(dòng)提供避讓空間，所述避讓桿的下端為俯仰端，上端為自旋連接端，所述俯仰端與側(cè)傾俯仰件的俯仰端相連，可同軸旋轉(zhuǎn)構(gòu)成俯仰關(guān)節(jié)，所述自旋連接端與自旋件的旋轉(zhuǎn)端相連構(gòu)成旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié);所述側(cè)傾俯仰件的側(cè)傾端與側(cè)傾連接半座的側(cè)傾半座端相連構(gòu)成側(cè)傾關(guān)節(jié)，所述連接半座與所述側(cè)傾連接半座的連接半座端配合使用固定連接在機(jī)械臂臂桿上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)懸吊機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述連接半座包括臂桿連接面和半座連接面，所述側(cè)傾連接半座的連接半座端同樣包括臂桿連接面和半座連接面，所述臂桿聯(lián)接面具有與機(jī)械臂臂桿外形配套的外形輪廓，所述連接半座的臂桿連接面和側(cè)傾連接半座的連接半座端臂桿連接面相配合與機(jī)械臂臂桿相連，所述連接半座的半座連接面與側(cè)傾連接半座的連接半座端半座連接面連接緊固。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種自適應(yīng)懸吊機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述自旋件還可靠繩索直連，利用繩索自身的旋轉(zhuǎn)自適應(yīng)。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種自適應(yīng)懸吊機(jī)構(gòu)，包括連接半座、側(cè)傾連接半座、側(cè)傾俯仰件、俯仰避讓件和自旋件，自旋件的連接端與懸吊索相連；俯仰避讓件的俯仰端與側(cè)傾俯仰件的俯仰端相連，可同軸旋轉(zhuǎn)構(gòu)成俯仰關(guān)節(jié)，保證俯仰關(guān)節(jié)可在豎直面內(nèi)做俯仰運(yùn)動(dòng)，俯仰避讓件的自旋連接端與自旋件相連構(gòu)成旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，保證俯仰避讓件可繞自旋件水平轉(zhuǎn)動(dòng)；側(cè)傾俯仰件的側(cè)傾端與側(cè)傾連接半座的側(cè)傾半座端相連構(gòu)成側(cè)傾關(guān)節(jié)，適應(yīng)豎直面內(nèi)臂桿側(cè)傾旋轉(zhuǎn)；連接半座與側(cè)傾連接半座的連接半座端配合使用固連在臂桿上。通過(guò)多個(gè)具有單自由度的關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)組合使用達(dá)到多自由度，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)的自適應(yīng)，利用適應(yīng)運(yùn)動(dòng)空間的結(jié)構(gòu)避讓構(gòu)型來(lái)實(shí)現(xiàn)空間避讓，以自動(dòng)適應(yīng)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)。
【IPC分類】G09B23/08
【公開號(hào)】CN205375926
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521013371
【發(fā)明人】趙建飛, 曹子振, 陳明, 姜水清
【申請(qǐng)人】天津航天機(jī)電設(shè)備研究所
【公開日】2016年7月6日
【申請(qǐng)日】2015年12月8日