面向空间柔性机器人的随动飞行重力补偿器制造技术

本发明专利技术涉及面向空间柔性机器人的随动飞行重力补偿器，包括上端飞行组件、下端飞行组件、控制器、连接立柱、悬挂绳、重力绳和空间柔性机器人，上端飞行组件与下端飞行组件通过连接立柱固结在一起；上端飞行组件包括上聚能环、上电机、上螺旋桨和上支架；下端飞行组件包括下聚能环、下电机、下螺旋桨和下支；连接立柱的两端分别与上支架和下支架相连接，下端飞行组件上设有下悬挂孔，下悬挂孔上均连接有悬挂绳，悬挂绳的下端均连接重力绳，重力绳的另一端连接空间柔性机器人。本发明专利技术可以有效提升对连续型机器人的重力补偿能力，降低重力补偿系统对空间柔性机器人运动的影响以及降低重力补偿系统的成本，对空间柔性机器人的研发具有非常重要的价值。非常重要的价值。非常重要的价值。

【技术实现步骤摘要】
面向空间柔性机器人的随动飞行重力补偿器


[0001]本专利技术涉及空间连续机器人领域，尤其涉及一种面向空间柔性机器人的随动飞行重力补偿器。

技术介绍

[0002]随着航空航天技术的不断发展与进步，人类遨游太空、探索太空知识的梦想逐渐成为现实，如人造卫星发射、深空探测、载人航天的成功等，太空活动范围也逐渐由科学实验、清洁维护等常规性舱内活动向限位器、操作平台的安装等舱外活动延伸。早期在技术条件受限的情况下，太空活动主要由航天员独立完成，但由于舱外活动环境恶劣、复杂多变，航天员作业存在高成本、高风险等问题，且完成任务及操作精度有限，因此，空间操作能力有限，部分空间作业无法开展或者效率很低。在此背景下，空间柔性机器人成为目前的研究热点。当航天员在执行舱外作业任务时，应用空间柔性机器人辅助完成相应操作不仅能降低航天员出舱作业的风险、减轻作业负担、提高作业效率，还能简化环境控制、生命保障系统等的建模过程，同时，空间柔性机器人还能到达宇航员不能到达的空间执行危险任务，这对空间站的未来应用具有非常重要的意义。
[0003]空间柔性机器人在发射升入太空前，需要在地面进行功能验证实验。由于空间柔性机器人是在太空中进行工作，其在设计及制造过程中均未考虑重力因素，因此空间柔性机器人不具备在重力环境下的工作能力，无法在地面独立完成功能验证实验，需要增加重力补偿装置对空间柔性机器人进行重力补偿，辅助空间柔性机器人完成地面功能验证实验。目前现有的重力补偿装置主要有吊丝重力补偿装置及水浮重力补偿装置，采用吊丝重力补偿装置对空间柔性机器人进行重力补偿时，只能对空间柔性机器人的平面运动进行重力补偿，无法对空间柔性机器人的三维空间运动进行重力补偿；采用水浮重力补偿装置时，可以对空间柔性机器人的三维空间运动进行重力补偿，但水浮重力补偿存在水阻力较大以及水浮系统成本高等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供面向空间柔性机器人的随动飞行重力补偿器，旨在实现对空间柔性机器人在进行多维运动时进行重力补偿，从而模拟太空微重力环境对空间柔性机器人进行功能验证实验，保证空间柔性机器人进入太空后可靠运行。
[0005]本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]面向空间柔性机器人的随动飞行重力补偿器，包括上端飞行组件、下端飞行组件、控制器、连接立柱、悬挂绳、重力绳和空间柔性机器人，上端飞行组件与下端飞行组件通过连接立柱固结在一起；
[0007]所述上端飞行组件包括上聚能环、上电机、上螺旋桨和上支架，所述上支架设于上聚能环的底部，上电机设于上支架的上表面中心处，所述上电机的输出轴与上螺旋桨相连
接，上螺旋桨位于上聚能环的顶部；
[0008]所述下端飞行组件包括下聚能环、下电机、下螺旋桨和下支架，所述下支架设于下聚能环的顶部，下电机设于下支架的底部的中心处，下电机的输出轴与下螺旋桨相连接，下螺旋桨位于下聚能环的底部；
[0009]所述控制器设于下支架的上表面且位于上支架的下方，控制器包括底盘、电源、平衡块、控制单元和传感单元，所述电源、平衡块、控制单元和传感单元设于底盘上，电源分别向控制单元、传感单元、上电机和下电机供电；
[0010]所述连接立柱的两端分别与上支架和下支架相连接，所述下端飞行组件上设有若干下悬挂孔，每个下悬挂孔上均连接有悬挂绳，悬挂绳的下端均连接重力绳，重力绳的另一端连接空间柔性机器人。
[0011]进一步地优选，所述上支架和下支架均包括位于中心处的圆盘座和若干连接圆盘座的支撑杆，所述支撑杆的另外一端固定于上聚能环或下聚能环上。
[0012]进一步地优选，所述支撑杆的数量为3个，均匀间隔设于圆盘座上。
[0013]进一步地优选，所述控制单元和传感单元的型号分别为stm32f767控制单元和MPU6050传感单元。
[0014]进一步地优选，所述上螺旋桨通过螺栓与上电机的输出轴连接，所述下螺旋桨通过螺栓与下电机的输出轴连接。
[0015]进一步地优选，所述下悬挂孔和悬挂绳的数量均为3个。
[0016]空间柔性机器人在进行地面功能验证时，随动飞行重力补偿器位于空间柔性机器人质心的正上方，并通过悬挂绳与重力绳与空间柔性机器人的质心相连接，控制随动飞行重力补偿器所提供的飞行升力等于空间柔性机器人的重力，当空间连续型机械臂运动时，随动飞行重力补偿器被动跟随空间柔性机器人运行，并始终保持在空间柔性机器人质心的正上方，从而实现对空间柔性机器人的重力补偿。
[0017]相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0018]1、相对于吊丝重力补偿装置，随动飞行重力补偿器可以在空间柔性机器人进行三维运动时进行重力补偿；
[0019]2、相对于水浮重力补偿装置，随动飞行重力补偿器所占空间面积小，无水阻力干扰以及成本低廉等特点。
[0020]3、可以有效提升对连续型机器人的重力补偿能力，降低重力补偿系统对空间柔性机器人运动的影响以及降低重力补偿系统的成本，对空间柔性机器人的研发具有非常重要的价值。
附图说明
[0021]图1是随动飞行重力补偿器总体图；
[0022]图2是上端飞行组件示意图；
[0023]图3是下端飞行组件示意图；
[0024]图4是控制器示意图；
[0025]图5是重力补偿实施示意图；
[0026]图示说明：1
‑
上端飞行组件，101
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上聚能环，102
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上电机，103
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上螺旋桨，104
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上支
架，2
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下端飞行组件，201
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下聚能环，202
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下电机，203
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下螺旋桨，204
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下支架，205
‑
下悬挂孔，3
‑
控制器，301
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底盘，302
‑
电源，303
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平衡块，304
‑
控制单元，305
‑
传感单元，4
‑
连接立柱，5
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悬挂绳，6
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重力绳，7
‑
空间柔性机器人。
具体实施方式
[0027]下面结合附图对本专利技术作详细说明。
[0028]面向空间柔性机器人的随动飞行重力补偿器，包括上端飞行组件1、下端飞行组件2、控制器3、连接立柱4、悬挂绳5、重力绳6和空间柔性机器人7，上端飞行组件1与下端飞行组件2通过连接立柱4固结在一起。
[0029]所述上端飞行组件1包括上聚能环101、上电机102、上螺旋桨103和上支架104，所述上支架104设于上聚能环101的底部，上电机102设于上支架104的上表面中心处，所述上电机102的输出轴与上螺旋桨103相连接，上螺旋桨103位于上聚能环101的顶部。上螺旋桨103在上电机1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.面向空间柔性机器人的随动飞行重力补偿器，其特征在于，包括上端飞行组件(1)、下端飞行组件(2)、控制器(3)、连接立柱(4)、悬挂绳(5)、重力绳(6)和空间柔性机器人(7)，上端飞行组件(1)与下端飞行组件(2)通过连接立柱(4)固结在一起；所述上端飞行组件(1)包括上聚能环(101)、上电机(102)、上螺旋桨(103)和上支架(104)，所述上支架(104)设于上聚能环(101)的底部，上电机(102)设于上支架(104)的上表面中心处，所述上电机(102)的输出轴与上螺旋桨(103)相连接，上螺旋桨(103)位于上聚能环(101)的顶部；所述下端飞行组件(2)包括下聚能环(201)、下电机(202)、下螺旋桨(203)和下支架(204)，所述下支架(204)设于下聚能环(201)的顶部，下电机(202)设于下支架(204)的底部的中心处，下电机(202)的输出轴与下螺旋桨(203)相连接，下螺旋桨(203)位于下聚能环(201)的底部；所述控制器(3)设于下支架(204)的上表面且位于上支架(104)的下方，控制器(3)包括底盘(301)、电源(302)、平衡块(303)、控制单元(304)和传感单元(305)，所述电源(302)、平衡块(303)、控制单元(304)和传感单元(305)设于底盘(301)上，电源(302)分别向控制单元(304)、传感单...

【专利技术属性】
技术研发人员：王松涛，王学谦，梁斌，桂方志，向双双，
申请(专利权)人：南昌工程学院，
类型：发明
国别省市：