一种机械腕的配平结构及配平方法与流程

本发明涉及空间机械腕技术领域，特别是涉及一种机械腕的配平结构及配平方法。

背景技术：

空间机械腕是一个机、电、热、控一体化的高集成度的空间机电系统。在完成空间装配、设备检查与维护、辅助宇航员出舱作业等方面有大量应用，是实现空间站建设与维护的关键设备之一。空间站机械腕处于太空零(微)重力环境，同时经历高低温交变、高辐射等恶劣工况。为了保证其在轨工作时的安全性和可靠性，需要预先在地面进行模拟实验，并对其进行大量数据分析。因在地面并没有零(微)重力环境，为了模拟零(微)重力环境，需要在水池对其进行模拟实验。

在测试过程中，为了模拟零(微)重力环境需要满足以下条件。一是实现浮力与自身重力的配平，即满足ρgv＝mg。二是需要满足机械腕的重心应与浮心保持在同一垂直直线上，且重心应在浮心之下，目的是防止在实验过程中机械腕发生翻转。

目前已有的调整重心位置配平一般采用的是利用丝杠螺母传动的方法，这种方法结构较为复杂，且因丝杠螺母传动行程的问题可能无法精确的实现机械腕的配平。在丝杠螺母传动过程中，需要电机提供动力，电机发生振动，对机械腕的配平结果也会有影响。因此需要一种更为精确，简单方便的方法实现机械腕的配平。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种机械腕的配平结构及配平方法，以解决上述现有技术存在的问题，实现了重力和浮力的配平，并且通过调整重心位置，防止在实验过程中出现机械腕倾斜旋转等问题，同时本身结构非常简洁，易装配，易实现。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种机械腕的配平结构，包括配重块和钢丝绳，所述配重块安装在电机外壳和机械腕外壳之间，所述配重块上均布有多个安装孔，所述钢丝绳穿设于所述安装孔内，通过拉动所述钢丝绳带动所述配重块移动来对机械腕的重心位置进行调整。

优选的，所述配重块的形状为圆环状，配重块的上半部分设置有一u型槽，所述配重块的下半部分为实心，所述u型槽用于使所述配重块的重心位于中心轴之下。

优选的，所述安装孔的数量为三组，三组安装孔相隔120度均匀分布在所述配重块上。

优选的，每组安装孔由位于所述配重块的左右两侧相对应的两个安装孔组成，每个安装孔中分别连接固定有钢丝绳，位于所述配重块两侧的钢丝绳的另一端与机械腕外壳两侧的管螺纹相连。

优选的，所述配重块与机械腕外壳和电机外壳之间的配合方式为间隙配合。

优选的，所述配重块上方分布有多个圆柱孔，通过对所述圆柱孔内进行填充或取出圆柱体可以改变机械腕的整体质量。

本发明还提供一种机械腕的配平方法，应用于上述的机械腕的配平结构，包括以下步骤：

在机械腕外壳和电机外壳之间设置一可左右移动的配重块，所述配重块上均匀分布得三组安装孔用来固定钢丝绳，将所述钢丝绳与配重块连接在一起，所述钢丝绳的另一端与机械腕外壳上的管螺纹相连，拉动所述钢丝绳即可改变所述配重块的位置；

当所述配重块移动使机械腕的重心与浮心的位置位于同一垂直直线上时，拉紧所述钢丝绳并将其固定，最终通过改变机械腕重心位置完成机械腕的配平。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、本发明中机械腕的配平结构及配平方法，首先实现了重力和浮力的配平，满足ρgv＝mg。在设计机械腕时，选择了合适的浮筒直径，使机械腕重力等于浮力，完成了重力浮力之间的配平。

2、其次，可以实现连续性改变重心位置，实现机械腕的配平。在机械腕外壳和电机外壳中间，安装一个可以左右移动的配重块，通过改变配重块的位置调整机械腕的重心位置，使重心与浮心最终位于同一垂直直线上，主要是为了防止在实验过程中机械腕发生翻转或倾斜。配重块3与机械腕外壳和电机外壳之间的配合属于间隙配合，且配重块位于机械腕内部，占用空间较小且结构比较简单。

3、配重块的移动是通过钢丝绳拉动完成的，配重块上均匀分布有三个小孔，可以将钢丝绳安装在配重块上，左右两边各一钢丝绳，拉动钢丝绳便可改变配重块的位置，进而改变机械腕重心的位置。这种方法操作方便，易于实现，并且可以实现重心位置的连续性调整，将重心调整到合适位置后便可对配重块进行固定。将配重块固定后，实验过程中机械腕将一直保持配平状态。通过绳索改变配重块的位置并对其进行固定的方法，易于操作，简单方便，性价比高，容易实现。

4、为了防止机械腕发生旋转，需要满足重心位置低于浮心。在设计配重块时采用了上半部分是u型槽，下半部分为实心的结构。配重块下重上轻，满足了以上条件，配重块整体位于机械腕内部，进而保证了重心位置低于浮心位置的要求。

5、另外，在设计配重块时，在配重块上方有圆柱孔，通过在配重块上增加或减少圆柱体的数量可以实现微量配平，可以防止出现不可预估的微小质量差别。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实例结构示意图；

图2为配重块示意图；

其中，1电机外壳；2机械腕外壳；3配重块；4钢丝绳；5管螺纹。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种机械腕的配平结构及配平方法，以解决上述现有技术存在的问题，实现了重力和浮力的配平，并且通过调整重心位置，防止在实验过程中出现机械腕倾斜旋转等问题，同时本身结构非常简洁，易装配，易实现。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-2所示，本发明提供一种机械腕的配平结构及配平方法。本发明的目的在于通过改变机械腕重心位置完成机械腕的配平，模拟机械腕在太空环境下的零重力状态。实现了重力和浮力的配平，并且通过调整重心位置，防止在实验过程中机械腕发生倾斜旋转等问题发生。

如图1所示，首先实现了重力和浮力的配平，满足ρgv＝mg。在设计机械腕时，选择了合适的浮筒直径，完成了这方面的配平。

本发明通过改变配重块3位置的方式进而改变机械腕重心位置实现机械腕的整体配平。机械腕的重心与浮心位于同一垂直直线上是通过移动配重块3的位置实现的。从图1可以看到，在机械腕外壳2和电机外壳1中间，有一个可以左右移动的配重块3，配重块3与机械腕外壳2和电机外壳1之间的配合属于间隙配合。配重块3上均匀分布有三个小孔，相隔120度均匀分布在配重块3上。三个小孔用来固定钢丝绳4，将钢丝绳4与配重块3连接在一起，配重块3左右两边各一钢丝绳4，拉动钢丝绳4便可改变配重块3的位置，绳索的另一端与机械腕外壳2上的管螺纹5相连。钢丝绳4拉动配重块3，改变配重块3的位置便可以改变机械腕的重心位置，当配重块3移动使机械腕重心位置与浮心的位置位于同一垂直直线上时，拉紧绳索，并将其固定，最终通过改变机械腕重心位置完成机械腕的配平。该方法可实现重心位置的连续性调整。将配重块3固定后，实验过程中机械腕将一直保持配平状态。通过绳索改变配重块3的位置并对其进行固定的方法，易于操作，简单方便，性价比高，容易实现。

如图2所示，配重块3的形状为圆环状，该形状造型简单，易于加工，便于安装。配重块3上半部分有一个u型槽，u型槽可保证配重块3的重心位于中心轴之下，将配重块3安装在电机外壳1和机械腕外壳2之间，可保证机械腕的重心位于浮心之下，防止在实验过程中机械腕发生翻转。

如图2所示，配重块3上方分布有n个(n是大于等于2的自然数)小的圆柱孔，通过对圆柱孔内进行填充或取出圆柱体可以改变机械腕的整体质量。若在机械腕安装过程中出现不可预估的微量质量差别，便可通过增加或减少圆柱体的数量，实现微量配平。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。