[发明专利]多关节空间机械臂微低重力模拟方法

权利要求书

1.多关节空间机械臂微低重力模拟方法，其特征在于：包括位姿测定环节、随动跟踪环节和重力补偿环节：

位姿测定环节：采用高精度位置测量传感器跟踪多关节空间机械臂的臂杆位置，并通过空间解算原理解算多关节空间机械臂的位置及姿态，接着，求解出随动跟踪系统(1)与空间机械臂之间的跟踪偏差量，之后将跟踪偏差量输入到控制器中；

随动跟踪环节：控制器根据接收到的跟踪偏差量控制随动跟踪系统(1)做随动跟踪运动，消除跟踪偏差量；

重力补偿环节：控制器在控制随动跟踪系统(1)运动的同时，根据空间机械臂在重力方向上的姿态控制其上方的重力补偿系统(2)对其进行主动重力补偿；

重复所述三个环节，维持空间机械臂在运动过程中所受的合力为定值。

2.根据权利要求1所述的多关节空间机械臂微低重力模拟方法，其特征在于：位姿测定环节中，将高精度位置测量传感器安装在多关节空间机械臂的关节处。

3.根据权利要求1所述的多关节空间机械臂微低重力模拟方法，其特征在于：随动跟踪环节中，随动跟踪运动包括回转运动和直线运动，回转运动用于对空间机械臂偏航动作的随动跟踪，其通过随动跟踪系统的自转实现；直线运动用于对空间机械臂俯仰动作的随动跟踪，随动跟踪系统(1)安装有两条相互平行的直线导轨，两套重力补偿系统(2)沿所述直线导轨实现直线运动。

4.根据权利要求3所述的多关节空间机械臂微低重力模拟方法，其特征在于：随动跟踪系统(1)设置有两个追踪器，两个追踪器各连接一套重力补偿系统(2)，通过解算追踪器与其下方的高精度位置测量传感器的位置关系，计算出跟踪偏差量。

5.根据权利要求4所述的多关节空间机械臂微低重力模拟方法，其特征在于：设追踪器A(3)的坐标为O₄X₄Y₄Z₄，追踪器B(4)的坐标为O₃X₃Y₃Z₃，空间机械臂的关节A(12)的坐标为OXYZ，关节B(13)的坐标为O₁X₁Y₁Z₁，关节C(15)的坐标为O₂X₂Y₂Z₂：

追踪器A(3)处的重力补偿系统连接关节B(13)并提供一个向上的拉力F₁；追踪器B(4)处的重力补偿系统连接关节C(15)并提供一个向上的拉力F₂，F₂对关节B(13)的坐标O₁X₁Y₁Z₁取力矩M₂，所述F₁与F₂的合力对关节A(12)的坐标OXYZ取力矩M₁；在空间机械臂运动过程中，通过高精度位置测量传感器及追踪器A、B(3,4)检测各坐标的位置，并解算O₄X₄Y₄Z₄和O₁X₁Y₁Z₁、O₃X₃Y₃Z₃和O₂X₂Y₂Z₂之间的跟踪偏差量，将跟踪偏差量传递至控制器中，由控制器控制随动跟踪系统(1)和重力补偿系统(2)，保持M₁、M₂的值恒定。

6.根据权利要求1所述的多关节空间机械臂微低重力模拟方法，其特征在于：重力补偿系统(2)由驱动马达、拉力机构、悬吊装置、相关传动和支撑部件组成，并且配有工控机用来各系统之间的通信联络，其中，悬吊装置包括绳索、避让悬杆、特制旋转机构以及拉力传感器，悬吊装置的上端通过绳索与拉力机构进行连接，其下端与特制旋转机构连接，特制旋转机构安装在空间机械臂上。