一種空間智能柔性機(jī)械臂試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)械臂試驗(yàn)裝置，尤其涉及一種空間智能柔性機(jī)械臂試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，眾多高尖端柔性機(jī)械臂被越來(lái)越多地應(yīng)用于航天、航空、機(jī)械等領(lǐng)域。在空間站、航天飛機(jī)、空間機(jī)器人等的誕生和發(fā)展過(guò)程中，越來(lái)越多的空間機(jī)械臂被應(yīng)用于空間機(jī)構(gòu)的對(duì)接和維護(hù)，在太空發(fā)展中扮演了越來(lái)越重要的角色。大規(guī)模、輕量化、復(fù)雜化和高精度正成為其方向發(fā)展。部分發(fā)達(dá)國(guó)家，如加拿大、德國(guó)、俄羅斯等，已掌握了柔性空間機(jī)械臂的制造和應(yīng)用技術(shù)，在航天飛機(jī)遙操作機(jī)械臂系統(tǒng)(ShuttleRemote manipulator system)、空間站遙操作機(jī)械臂系統(tǒng)(Space Stat1nRemoteManipulator System)和歐洲機(jī)械臂(EuropeanRoboticArm)中得到了成功應(yīng)用。最近30年，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，國(guó)防工業(yè)也得到了快速的提高，在空間站技術(shù)和深空探測(cè)發(fā)展方面的需求日益增大，對(duì)空間機(jī)械臂的性能要求、可靠性和安全性要求逐步提高。然而，受到國(guó)外在高端技術(shù)領(lǐng)域的限制和封鎖，我國(guó)在空間機(jī)械臂方面的發(fā)展完全需要依靠自主創(chuàng)新。為滿足高精度、輕量化的發(fā)展方向，空間機(jī)械臂的柔性程度逐漸增強(qiáng)，低頻大幅度振動(dòng)在機(jī)械臂操作過(guò)程中產(chǎn)生的危害越發(fā)凸顯，振動(dòng)抑制已經(jīng)成為高性能空間機(jī)械臂發(fā)展的重要方向。
[0003]空間結(jié)構(gòu)從設(shè)計(jì)、研發(fā)到實(shí)際應(yīng)用需要經(jīng)歷多個(gè)階段，整個(gè)過(guò)程歷時(shí)長(zhǎng)、投入大。特別是在地面試驗(yàn)階段，需要模擬空間微重力環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)特性，目前擁有的消除重力的試驗(yàn)方法包括氣浮試驗(yàn)平臺(tái)、懸吊式試驗(yàn)系統(tǒng)、水浮式試驗(yàn)系統(tǒng)等。這些試驗(yàn)方式需要建立大量的輔助設(shè)施，投入大且不易實(shí)現(xiàn)，無(wú)法在一般的實(shí)驗(yàn)室里完成。
[0004]有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計(jì)人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的空間智能柔性機(jī)械臂試驗(yàn)裝置，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種空間智能柔性機(jī)械臂試驗(yàn)裝置，該空間智能柔性機(jī)械臂試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉且能夠模擬微重力環(huán)境從而實(shí)現(xiàn)柔性空間機(jī)械臂部分動(dòng)力學(xué)行為的試驗(yàn)研究平臺(tái)。
[0006]本發(fā)明的空間智能柔性機(jī)械臂試驗(yàn)裝置，包括支架、基礎(chǔ)和至少一個(gè)機(jī)械臂組件，所述基礎(chǔ)可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在支架上，所述機(jī)械臂組件包括柔性關(guān)節(jié)和臂桿，所述柔性關(guān)節(jié)包括固定件、轉(zhuǎn)動(dòng)件、電機(jī)和平衡支柱，所述臂桿的前端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)件可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在固定件上，并且其中一個(gè)機(jī)械臂組件的柔性關(guān)節(jié)通過(guò)本組機(jī)械臂組件的固定件固定連接在基礎(chǔ)上，其他機(jī)械臂組件的柔性關(guān)節(jié)通過(guò)本組機(jī)械臂組件的固定件固定連接在前一個(gè)機(jī)械臂組件的臂桿后端，所述電機(jī)固定設(shè)置在固定件上，并且電機(jī)的輸出軸通過(guò)柔性彈簧片與轉(zhuǎn)動(dòng)件連接，所述平衡支柱的底端固定設(shè)置在固定件上，平衡支柱與臂桿之間設(shè)置有平衡拉索，所述平衡拉索的一端固定連接在平衡支柱上，平衡拉索的另一端固定連接在臂桿上。
[0007]借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明的空間智能柔性機(jī)械臂試驗(yàn)裝置包括支架及基礎(chǔ)，其能夠模擬空間環(huán)境中的部分力學(xué)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。其中支架一方面起到支撐的作用，另一方面用于約束基礎(chǔ)的平動(dòng)，其目的是為了使基礎(chǔ)獲得支撐力和平衡力，從而消除重力對(duì)試驗(yàn)系統(tǒng)的影響。此外，平衡立柱和平衡拉索能夠消除臂桿對(duì)柔性關(guān)節(jié)產(chǎn)生的彎矩，模擬空間環(huán)境中的受力情況。其中，柔性彈簧片起到連接、支承及提供柔性的功能。具體工作時(shí)，操作人員在臂桿末端設(shè)置加速度傳感器，加速度按傳感器將數(shù)據(jù)傳輸至上位控制系統(tǒng)，上位控制系統(tǒng)在對(duì)加速度傳感器傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后產(chǎn)生反饋控制信號(hào)，并將此反饋控制信號(hào)輸送至驅(qū)動(dòng)器，并由驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的反饋控制，從而實(shí)現(xiàn)臂桿繞轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的抑制試驗(yàn)。
[0008]進(jìn)一步的，本發(fā)明的空間智能柔性機(jī)械臂試驗(yàn)裝置，所述固定件包括本體和固定設(shè)置在本體外側(cè)面上的突出部，所述本體的與突出部相對(duì)的一側(cè)開(kāi)設(shè)有容置槽，所述容置槽內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過(guò)軸承與本體連接，所述電機(jī)固定設(shè)置在本體的下表面上，并且電機(jī)的輸出軸與轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定連接，所述轉(zhuǎn)動(dòng)件的一端套在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，所述柔性彈簧片設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)軸與轉(zhuǎn)動(dòng)件之間，并且柔性彈簧片的一端與轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定連接，柔性彈簧片的另一端與轉(zhuǎn)動(dòng)件固定連接。
[0009]具體使用時(shí)，固定件的突出部用于與基礎(chǔ)或前一個(gè)臂桿的后端連接，柔性彈簧片起到連接、支承及提供柔性的功能。
[0010]進(jìn)一步的，本發(fā)明的空間智能柔性機(jī)械臂試驗(yàn)裝置，所述機(jī)械臂組件的數(shù)目為兩組，并且其中一個(gè)機(jī)械臂組件的臂桿為剛性臂桿，另一個(gè)機(jī)械臂組件的臂桿為柔性臂桿。
[0011]進(jìn)一步的，本發(fā)明的空間智能柔性機(jī)械臂試驗(yàn)裝置，所述剛性臂桿的一端與轉(zhuǎn)動(dòng)件固定連接，剛性臂桿的另一端固定連接在后一個(gè)機(jī)械臂組件的固定件上。
[0012]進(jìn)一步的，本發(fā)明的空間智能柔性機(jī)械臂試驗(yàn)裝置，所述柔性臂桿與轉(zhuǎn)動(dòng)件之間設(shè)置有振動(dòng)控制器，所述振動(dòng)控制器的一端與前一個(gè)機(jī)械臂組件的轉(zhuǎn)動(dòng)件固定連接，振動(dòng)控制器的另一端與柔性臂桿連接，柔性臂桿的末端設(shè)置有加速度傳感器。
[0013]振動(dòng)控制器的設(shè)置，用于抑制柔性臂桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中引起的彈性振動(dòng)。
[0014]進(jìn)一步的，本發(fā)明的空間智能柔性機(jī)械臂試驗(yàn)裝置，所述支架包括底座和固定設(shè)置在底座上的立柱，所述基礎(chǔ)通過(guò)軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在立柱的頂端。
[0015]進(jìn)一步的，本發(fā)明的空間智能柔性機(jī)械臂試驗(yàn)裝置，所述立柱上設(shè)置有第一編碼器，所述第一編碼器用于檢測(cè)基礎(chǔ)旋轉(zhuǎn)的角度。
[0016]進(jìn)一步的，本發(fā)明的空間智能柔性機(jī)械臂試驗(yàn)裝置，所述平衡支柱的頂端設(shè)置有平衡軸承，所述平衡拉索的一端通過(guò)平衡軸承連接在平衡支柱上。
[0017]進(jìn)一步的，本發(fā)明的空間智能柔性機(jī)械臂試驗(yàn)裝置，所述電機(jī)的輸出軸上連接有第二編碼器，所述第二編碼器用于檢測(cè)電機(jī)的輸出軸旋轉(zhuǎn)的角度。
[0018]上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明空間智能柔性機(jī)械臂試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是柔性關(guān)節(jié)的剖視圖。[0021 ]圖中，1-柔性臂桿;2-剛性臂桿;3-柔性關(guān)節(jié);4-電機(jī);5-振動(dòng)抑制器;6_平衡支柱；7-平衡拉索;8-平衡軸承;9-基礎(chǔ)；I O-支架；11-固定件；12-轉(zhuǎn)動(dòng)件；13-轉(zhuǎn)軸；14-軸承；15-柔性彈簧片；16-底座;17-立柱。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制