一种七自由度空间机械臂地面微重力混合模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种空间机械臂地面微重力混合模拟方法，特别涉及一种七自由度空间机械臂在地面模拟太空微重力环境的实现方法。七自由度空间机械臂的中间采用气浮法实现重力补偿，由两个气浮足支撑，两端的肩部、腕部以及末端执行器则采用静平衡机构实现重力补偿，设计两套静平衡机构，称为肩部静平衡机构和腕部静平衡机构，分别实现肩部关节1、关节2和末端执行器组成两自由度机械臂的重力补偿，腕部关节5、关节6、关节7和末端执行器组成的三自由度机械臂的重力补偿，从而实现整个空间机械臂系统的重力补偿。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种空间机械臂地面微重力混合模拟方法的研究，特别涉及一种七自由度空间机械臂在地面模拟太空微重力环境的实现方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，空间机器人在人类探索太空活动中起着越来越重要的作用，不仅可以协助或者代替宇航员执行空间站组装、维修、部件更换等传统在轨操作，还可以执行燃料补给、航天器监视与捕获等新型在轨操作。空间机械臂作为空间机器人系统的重要组成部分，具有多自由度控制的难度与高风险，是决定在轨操作任务成败的关键。因此，在发射入轨之前，空间机械臂必须在地面模拟的微重力环境中进行全面的、严格的仿真与验证，从而保证空间机械臂在轨执行各项任务时的准确性。在地面进行实验验证，首先需要模拟太空的微重力环境。目前国内外空间机械臂地面微重力环境的模拟方法主要有:气浮法、水浮法和吊丝配重法等。气浮法是采用空气轴承，将空间机械臂支撑在光滑的气浮台上，利用气足喷气的反作用力抵消机械臂的自身重力。该方法具有结构简单、承载能力大、精度高等特点，在二维平面内，气浮法可以达到很好的实验效果。加拿大MDA公司研制的Canadarm2机械臂和欧洲航天局ESA研制的ERA机械臂，均采用气浮法开展本文档来自技高网...

【技术保护点】
针对可用于空间站组装的7?DOF空间机械臂的结构特点，提出了一种基于气浮法和静平衡机构的地面微重力混合模拟方法，其特征在于该机械臂有七个转动关节、两段碳纤维臂杆和两个末端执行器组成，七个转动关节的尺寸与内部机构完全相同，且对称布置；肩部和腕部各有三个关节，肘部一个关节；关节3、关节4和关节5的轴线相互平行；在轨操作时，7?DOF空间机械臂肩部的末端执行器与基座连接，腕部的末端执行器用于操作，且肩部和腕部可以交替使用，实现行走。

【技术特征摘要】
1.针对可用于空间站组装的7-D0F空间机械臂的结构特点，提出了一种基于气浮法和静平衡机构的地面微重力混合模拟方法，其特征在于该机械臂有七个转动关节、两段碳纤维臂杆和两个末端执行器组成，七个转动关节的尺寸与内部机构完全相同，且对称布置；肩部和腕部各有三个关节，肘部一个关节；关节3、关节4和关节5的轴线相互平行；在轨操作时，7-D0F空间机械臂肩部的末端执行器与基座连接，腕部的末端执行器用于操作，且肩部和腕部可以交替使用，实现行走。2.根据权利要求1所述的机械臂的运动特点，7-D0F空间机械臂的中间段采用气浮法实现重力补偿，由两个气浮足支撑；由于关节3和关节4的轴线垂直于气浮台，因而可以实现关节3和关节4在二维平面内的自由运动。两端的肩部、腕部以及末端执行...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶平，何雷，孙汉旭，贾庆轩，宋爽，刘文旭，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：