【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及空间产品地面模拟验证设备，特别涉及一种空间机械臂基座刚度特性模拟装置。
技术介绍
1、空间机械臂在轨运行期间，为了实现远距离作业，往往需要多个机械臂组合在一起完成任务。即以一根机械臂作为延长臂，固定端抓住刚性基座，一端抓住另一根机械臂，伸展至工作区域；另一根机械臂作为作业臂，一端与延长臂连接，另一端完成作业任务。
2、一般在机械臂单臂工作时，固定端是抓在刚性基座上，不会产生位移或旋转。但是在机械臂组合作业时，作业臂是连接在延长臂的末端上，机械臂与刚性基座的力学特性不同，属于存在空回和间隙的低刚度柔性结构。在受到力和力矩的作用时，与延长臂连接端会产生位移和旋转，作业臂也会因此产生额外的位移和旋转。因此在组合臂工况下，作业臂工作端的定位、抓取、移动等操作都与单臂工况不同，需要制定专门的操作与控制方案。
3、为了模拟在组合臂工况下，作业臂的实际工作状态，需要设计空间机械臂基座刚度特性模拟装置，可以模拟延长臂的力学特性(即延长臂自由端的位移和旋转特性)，模仿组合臂在轨实际工装状态，帮助制定相关的控制方案和操作预案。
4、我国在空间机械臂领域已经有产品正在服役，但是现在空间组合臂研究领域尚处于验证阶段。使用于该工况的机械臂基座刚度特性模拟装置在国内尚无可借鉴的成熟产品，急需开展机械臂基座刚度特性模拟装置的研制工作，填补行业空白。
技术实现思路
1、本专利技术要解决现有技术中的技术问题，提供一种空间机械臂基座刚度特性模拟装置。
2、
3、一种空间机械臂基座刚度特性模拟装置，由下至上依次包括：底板、纵向位移模拟装置，横向位移模拟装置、双向扭转模拟装置，以及机械臂连接接口；
4、所述底板连接在刚性结构上，待验证机械臂连接在机械臂连接接口上；
5、所述横向位移模拟装置与所述纵向位移模拟装置的结构相同，放置角度相差90度，分别用来进行横向位移模拟和/或纵向位移模拟。
6、在上述技术方案中，所述横向位移模拟装置和所述纵向位移模拟装置分别包括：上侧基板、下侧基板、导轨、杠杆、空回导向环、阻力作用点、支点滑块、支点转轴、导向杆、阻力弹簧、第一弹簧座、第一调节螺母、阻力滑块以及滑块导轨；
7、所述导轨固定在所述下侧基板上，所述上侧基板连接在导轨的滑块上，所述空回导向环固定在所述上侧基板上；所述杠杆支点连接所述支点转轴和所述支点滑块，安装在所述下侧基板对应的导向结构上；所述杠杆穿过支点，一端连接所述阻力作用点，另一端连接所述阻力滑块；所述阻力作用点安装在所述空回导向环的导向槽内，所述阻力滑块安装在所述滑块导轨上；
8、所述滑块导轨方向与杠杆垂直；所述阻力滑块延滑块导轨方向两侧各安装一个所述第一弹簧座；所述导向杆穿过所述第一弹簧座，所述第一调节螺母连接在所述导向杆末端；所述阻力弹簧套在所述导向杆上，一端顶住所述第一弹簧座，另一端顶住所述阻力滑块。
9、在上述技术方案中，双向扭转模拟装置包括：基板、扭转梁、扭转轴、轴承座、第二弹簧座、压力弹簧、顶杆、第二调整螺母、轴承以及编码器；
10、所述轴承座安装在所述基板上，所述扭转轴穿过所述扭转梁，使用两个所述轴承分别连接在所述基板和所述轴承座上，所述编码器连接在所述扭转轴底部；
11、所述扭转梁四角各有一个所述第二弹簧座，所述压力弹簧套在所述顶杆上，所述顶杆穿过所述第二弹簧座用所述第二调节螺母固定；所述扭转梁两侧每侧的两条所述压力弹簧在所述扭转梁上相对布置。
12、在上述技术方案中，所述扭转轴与所述轴承和所述编码器的连接位置分别为圆形截面。
13、在上述技术方案中，所述扭转轴与所述扭转梁和所述机械臂连接接口的连接位置分别为方形截面。
14、在上述技术方案中，所述第二弹簧座可延基座的导向结构移动，改变压力作用点位置。
15、在上述技术方案中，模拟的扭矩在10n·m～400n·m之间。
16、在上述技术方案中，模拟位移作用力大小在20n～100n之间，扭转扭矩大小在10n·m～400n·m之间。
17、本专利技术具有以下有益效果：
18、本专利技术的空间机械臂基座刚度特性模拟装置，占用体积小，刚度特性模拟准确，可模拟空回和间隙特性，可供调整参数多，模拟数值范围大，可同时模拟两维位移和正反双向扭转刚度特性，可用于真空环境等优点。适用于模拟位移作用力大小在20n～100n之间，扭转扭矩大小在10n·m～400n·m之间对应的刚度特性。
19、本专利技术的空间机械臂基座刚度特性模拟装置，具备模拟3种相关刚度特性的能力，具体包括：1、横向位移特性模拟功能；2、纵向位移特性模拟功能；3、双向扭转特性模拟功能。
20、本专利技术的空间机械臂基座刚度特性模拟装置，可以同时模拟横纵两维位移刚度特性和一个方向正反双向旋转刚度特性，模拟状态与实际使用状态完全一致，模拟效果直观，无需进行数据换算等工作。
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1.一种空间机械臂基座刚度特性模拟装置，其特征在于，由下至上依次包括：底板(1)、纵向位移模拟装置(3)，横向位移模拟装置(2)、双向扭转模拟装置(4)，以及机械臂连接接口(5)；
2.根据权利要求1所述的空间机械臂基座刚度特性模拟装置，其特征在于，所述横向位移模拟装置(2)和所述纵向位移模拟装置(3)分别包括：上侧基板(11)、下侧基板(12)、导轨(13)、杠杆(14)、空回导向环(15)、阻力作用点(17)、支点滑块(18)、支点转轴(19)、导向杆(110)、阻力弹簧(111)、第一弹簧座(112)、第一调节螺母(113)、阻力滑块(114)以及滑块导轨(116)；
3.根据权利要求1所述的空间机械臂基座刚度特性模拟装置，其特征在于，双向扭转模拟装置(4)包括：基板(21)、扭转梁(22)、扭转轴(23)、轴承座(24)、第二弹簧座(25)、压力弹簧(26)、顶杆(27)、第二调整螺母(28)、轴承(29)以及编码器(210)；
4.根据权利要求3所述的空间机械臂基座刚度特性模拟装置，其特征在于，所述扭转轴(23)与所述轴承(29)和所
5.根据权利要求3所述的空间机械臂基座刚度特性模拟装置，其特征在于，所述扭转轴(23)与所述扭转梁(22)和所述机械臂连接接口(5)的连接位置分别为方形截面。
6.根据权利要求3所述的空间机械臂基座刚度特性模拟装置，其特征在于，所述第二弹簧座(25)可延基座的导向结构移动，改变压力作用点位置。
7.根据权利要求1所述的空间机械臂基座刚度特性模拟装置，其特征在于，模拟的扭矩在10N·m～400N·m之间。
8.根据权利要求1所述的空间机械臂基座刚度特性模拟装置，其特征在于，模拟位移作用力大小在20N～100N之间，扭转扭矩大小在10N·m～400N·m之间。
...【技术特征摘要】
1.一种空间机械臂基座刚度特性模拟装置，其特征在于，由下至上依次包括：底板(1)、纵向位移模拟装置(3)，横向位移模拟装置(2)、双向扭转模拟装置(4)，以及机械臂连接接口(5)；
2.根据权利要求1所述的空间机械臂基座刚度特性模拟装置，其特征在于，所述横向位移模拟装置(2)和所述纵向位移模拟装置(3)分别包括：上侧基板(11)、下侧基板(12)、导轨(13)、杠杆(14)、空回导向环(15)、阻力作用点(17)、支点滑块(18)、支点转轴(19)、导向杆(110)、阻力弹簧(111)、第一弹簧座(112)、第一调节螺母(113)、阻力滑块(114)以及滑块导轨(116)；
3.根据权利要求1所述的空间机械臂基座刚度特性模拟装置，其特征在于，双向扭转模拟装置(4)包括：基板(21)、扭转梁(22)、扭转轴(23)、轴承座(24)、第二弹簧座(25)、压力弹簧(26)、顶杆(27)、第二调整螺...
【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，谭向全，赵晓岩，史杭千，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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