一种自适应悬吊机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于航天重力补偿领域，尤其是涉及一种自适应悬吊机构。
【背景技术】
[0002]空间机械臂是航天领域空间机器人的分支，在地面研制阶段，需要对其功能和运动性能进行验证，该过程需要对机械臂提供重力补偿，以达到复现实际工作环境，保护自身结构的作用。重力补偿过程中，要使用悬吊机构与该类航天器机构进行连接，通过悬吊机构上方施加特定补偿力来模拟其工作中状态的重力环境，进而对航天器结构进行试验。
[0003]目前，试验中的悬吊机构一般只适用于平面展开机构，对于三维空间展开结构的重力模拟，难以解决空间干涉避让及悬吊结构位置姿态适应问题，因此，研发一种适用于空间机械臂结构的悬吊机构，用于解决该类机构在重力模拟过程中的空间干涉问题及悬吊结构的位置姿态适应。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明旨在提出一种自适应悬吊机构，用于低重力模拟试验过程中与该类航天器机构的连接。
[0005]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0006]—种自适应悬吊机构，包括连接半座、侧倾连接半座、侧倾俯仰件、俯仰避让件和自旋件，所述自旋件的连接端与悬吊索相连；所述俯仰避让件是空间避让的主要结构，所述俯仰避让件包括避让杆，所述避让杆在结构上为机械臂臂杆的运动提供避让空间，所述避让杆的下端为俯仰端，上端为自旋连接端，所述俯仰端与侧倾俯仰件的俯仰端相连，可同轴旋转构成俯仰关节，保证俯仰关节可在竖直面内做俯仰运动，适应竖直面内机械臂臂杆垂直俯仰，所述自旋连接端与自旋件的旋转端相连构成旋转关节，保证俯仰避让件可绕自旋件水平转动；所述侧倾俯仰件是进行机械臂臂杆竖直面内侧倾自适应和竖直面内俯仰自适应的关键结构，所述侧倾俯仰件的侧倾端与侧倾连接半座的侧倾半座端相连构成侧倾关节，适应竖直面内机械臂臂杆侧倾旋转，使用时，侧倾俯仰件受重力作用，侧倾关节和俯仰关节的轴线始终保持水平；所述侧倾连接半座是进行连接和竖直面内臂杆平行方向侧倾自动适应的结构，所述连接半座与所述侧倾连接半座的连接半座端配合使用固定连接在机械臂臂杆上。
[0007]进一步的，所述连接半座包括臂杆连接面和半座连接面，所述侧倾连接半座的连接半座端同样包括臂杆连接面和半座连接面，所述臂杆联接面具有与机械臂臂杆外形配套的外形轮廓，所述连接半座的臂杆连接面和侧倾连接半座的连接半座端臂杆连接面相配合与机械臂臂杆相连，所述连接半座的半座连接面与侧倾连接半座的连接半座端半座连接面连接紧固，实现与臂杆的连接，采用分体结构，便于安装。
[0008]进一步的，所述自旋件还可靠绳索直连，利用绳索自身的旋转自适应。
[0009]进一步的，在使用过程中，结合机械臂结构、关节组成、关节布局、结构尺寸等情况，可调整旋转关节、俯仰关节和侧倾关节之间连接的先后顺序。
[0010]进一步的，本自适应悬吊机构可与三向平动跟随机构组合使用，构成六自由度跟随装置。
[0011]进一步的，本自适应悬吊机构可与力补偿机构组合使用，对目标位置传递施加的悬吊补偿力。
[0012]相对于现有技术，本发明所述的自适应悬吊机构具有以下优势:通过多个具有单自由度的关节机构组合使用达到多自由度，实现对机械臂旋转的自适应，利用适应运动空间的结构避让构型来实现空间避让，以自动适应机械臂运动，防止了空间干涉，同时本机构可将悬吊力传递至机械臂臂杆，用于重力补偿，通过与三向平动机构配合，可实现对机械臂臂杆的全姿态适应。
【附图说明】
[0013]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0014]图1是本发明的结构示意图；
[0015]图2是本发明中连接半座的结构示意图；
[0016]图3是本发明中侧倾连接半座的结构示意图；
[0017]图4是本发明中侧倾俯仰件的结构示意图；
[0018]图5是本发明中俯仰避让件的结构示意图；
[0019]图6是本发明中自旋件的结构示意图。
[0020]附图标记说明:
[0021]1-连接半座，2-侧倾连接半座，3-侧倾俯仰件，4-俯仰避让件，5-自旋件，6_连接端，7-旋转端，8-避让杆，9-俯仰端，10-自旋连接端，11-侧倾俯仰件的俯仰端，12-侧倾端，13-侧倾半座端，14-连接半座端，15-臂杆连接面，16-半座连接面。
【具体实施方式】
[0022]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0023]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0024]如图1至6所示，一种自适应悬吊机构，包括连接半座1、侧倾连接半座2、侧倾俯仰件3、俯仰避让件4和自旋件5，所述自旋件5的连接端6与悬吊索相连；所述俯仰避让件4是空间避让的主要结构，所述俯仰避让件4包括避让杆8，所述避让杆8在结构上为机械臂臂杆的运动提供避让空间，所述避让杆8的下端为俯仰端9，上端为自旋连接端10，所述俯仰端9与侧倾俯仰件的俯仰端11相连，可同轴旋转构成俯仰关节，保证俯仰关节可在竖直面内做俯仰运动，适应竖直面内机械臂臂杆垂直俯仰，所述自旋连接端10与自旋件5的旋转端7相连构成旋转关节，保证俯仰避让件4可绕自旋件5水平转动，所述自旋件5还可不用旋转端7，靠绳索直连，利用绳索自身的旋转自适应；所述侧倾俯仰件3是进行机械臂臂杆竖直面内侧倾自适应和竖直面内俯仰自适应的关键结构，所述侧倾俯仰件3的侧倾端12与侧倾连接半座2的侧倾半座端13相连构成侧倾关节，适应竖直面内机械臂臂杆侧倾旋转，使用时，侧倾俯仰件3受重力作用，侧倾关节和俯仰关节的轴线始终保持水平；所述侧倾连接半座2是进行连接和竖直面内臂杆平行方向侧倾自动适应的结构，所述连接半座1与所述侧倾连接半座2的连接半座端14配合使用，所述连接半座1包括臂杆连接面15和半座连接面16，所述侧倾连接半座2的连接半座端14同样包括臂杆连接面和半座连接面，所述臂杆联接面15具有与机械臂臂杆外形配套的外形轮廓，所述连接半座1的臂杆连接面15和侧倾连接半座2的连接半座端14臂杆连接面相配合与机械臂臂杆相连，所述连接半座1的半座连接面16与侧倾连接半座2的连接半座端14半座连接面连接紧固，实现与臂杆的连接，分体结构便于安装。
[0025]根据以上基本原理，如下附图结构图只是实际实用的一种实例，实际使用过程中，结合机械臂结构、关节组成、关节布局、结构尺寸等情况，可在上述原理的基础上调整旋转关节、俯仰关节和侧倾关节之间连接的先后顺序，可使用轴承结构减小摩擦及适应微小角度偏差。同时，本发明在三个关节角度旋转自适应的基础上，可辅以水平面内主动或者被动的二维跟踪以及竖直面内上下方向的主动和被动收放悬吊索等跟踪的一维平动机构，最终实现三个旋转和三个平动的全姿态适应。
[0026]本实例的工作过程:自旋件5与俯仰避让件4连接构成旋转关节，带动俯仰避让件4可绕自旋件水平转动，俯仰避让件4与侧倾俯仰件的俯仰端11连接，保证俯仰关节可在竖直面内做俯仰运动，侧倾俯仰件的侧倾端12与侧倾连接半座2的侧倾半座端13相连，保证侧倾关节可在竖直面内做侧倾运动，连接半座1与侧倾连接半座2组合使用固定连接在机械臂臂杆上，保证旋转关节轴线水平，实现自动适应机械臂臂杆的空间转动，防止了空间干涉，同时本机构可将悬吊力传递至机械臂臂杆，用于重力补偿。通过与三向平动机构配合，可实现对机械臂臂杆的全姿态适应。本自适应悬吊机构还可与三向平动跟随机构组合使用，构成六自由度跟随装置，也可与力补偿机构组合使用，对目标位置传递施加的悬吊补偿力。
[0027]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种自适应悬吊机构，其特征在于:包括连接半座、侧倾连接半座、侧倾俯仰件、俯仰避让件和自旋件，所述自旋件的连接端与悬吊索相连；所述俯仰避让件包括避让杆，所述避让杆在结构上为机械臂臂杆的运动提供避让空间，所述避让杆的下端为俯仰端，上端为自旋连接端，所述俯仰端与侧倾俯仰件的俯仰端相连，可同轴旋转构成俯仰关节，所述自旋连接端与自旋件的旋转端相连构成旋转关节；所述侧倾俯仰件的侧倾端与侧倾连接半座的侧倾半座端相连构成侧倾关节，所述连接半座与所述侧倾连接半座的连接半座端配合使用固定连接在机械臂臂杆上。2.根据权利要求1所述的一种自适应悬吊机构，其特征在于:所述连接半座包括臂杆连接面和半座连接面，所述侧倾连接半座的连接半座端同样包括臂杆连接面和半座连接面，所述臂杆联接面具有与机械臂臂杆外形配套的外形轮廓，所述连接半座的臂杆连接面和侧倾连接半座的连接半座端臂杆连接面相配合与机械臂臂杆相连，所述连接半座的半座连接面与侧倾连接半座的连接半座端半座连接面连接紧固。3.根据权利要求1或2所述的一种自适应悬吊机构，其特征在于:在使用过程中，结合机械臂结构、关节组成、关节布局、结构尺寸等情况，可调整旋转关节、俯仰关节和侧倾关节之间连接的先后顺序。4.根据权利要求3所述的一种自适应悬吊机构，其特征在于:所述自旋件还可靠绳索直连，利用绳索自身的旋转自适应。5.根据权利要求3所述的一种自适应悬吊机构，其特征在于:本自适应悬吊机构可与三向平动跟随机构组合使用，构成六自由度跟随装置。6.根据权利要求3所述的一种自适应悬吊机构，其特征在于:本自适应悬吊机构可与力补偿机构组合使用，对目标位置传递施加的悬吊补偿力。
【专利摘要】本发明提供一种自适应悬吊机构，包括连接半座、侧倾连接半座、侧倾俯仰件、俯仰避让件和自旋件，自旋件的连接端与悬吊索相连；俯仰避让件的俯仰端与侧倾俯仰件的俯仰端相连，可同轴旋转构成俯仰关节，保证俯仰关节可在竖直面内做俯仰运动，俯仰避让件的自旋连接端与自旋件相连构成旋转关节，保证俯仰避让件可绕自旋件水平转动；侧倾俯仰件的侧倾端与侧倾连接半座的侧倾半座端相连构成侧倾关节，适应竖直面内臂杆侧倾旋转；连接半座与侧倾连接半座的连接半座端配合使用固连在臂杆上。通过多个具有单自由度的关节机构组合使用达到多自由度，实现对机械臂旋转的自适应，利用适应运动空间的结构避让构型来实现空间避让，以自动适应机械臂运动。
【IPC分类】G09B23/08
【公开号】CN105336251
【申请号】CN201510900575
【发明人】赵建飞, 曹子振, 陈明, 姜水清
【申请人】天津航天机电设备研究所
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年12月8日