[发明专利]随动式微重力平衡卸载装置

说明书

本发明提供一种随动式微重力平衡卸载装置，包括基座、加力系统、随动系统、六自由度调姿系统、工作平台，基座设置于底层，加力系统安装在基座的下表面，包括加力电机、减速器、卷扬筒、加力吊绳，电机和卷扬筒分别与减速器的输入轴和输出轴相连；随动系统位于基座上表面，包括固定支架、位置调整电机、丝杠、移动支架、移动导轨、定滑轮组、动滑轮、起吊吊绳、工作平台支撑架；六自由度调姿系统由六个结构相同的调姿分支构成；工作平台下表面连接调姿分支和工作平台支撑架，利用重力平衡原理，对工件调姿、施加平衡力后跟随工件运动，实现微重力环境下操作，操作难度更低、安全性更高。

技术领域

本发明属于微重力平衡设备技术领域，特别涉及一种随动式微重力平衡卸载装置。

背景技术

随着空间技术的不断发展和机器人应用领域的扩展，逐渐出现了能够用于探索空间领域的大型设备以及极端条件下的对接工况，由于这些设备、工件只能在重力环境下进行移动、组装，但是在地面由于受重力影响很难进行和顺利完成相关活动，这就需要有一种安全可靠、工作稳定的重力抵消装置将工件所受重力部分抵消或完全抵消，以克服重力或重力矩对工件工作情况的影响，使得较小输出力、力矩的机构也能驱动较大重力的工件完成相关移动、调姿动作。

重力抵消装置或反重力系统是一项新技术，在美、日、德等发达国家已有部分应用，其中关键技术可参考信息无法获取。在我国工业生产中，这种装置在大型工件自动化对接设备中应用较广泛。发明专利:“一种重力抵消装置制造方法”(CN201410271349.9)，其工作方式为主要通过调节机架、平行四连杆以及弹簧刚度，通过提吊连杆对机械臂质心施加一个和机械臂重力相等、方向相反的提吊力，且该提吊力不随机械臂俯仰转角的变化而变化，但在实际工作过程中由于弹簧刚度调节较为困难、精度无法保证，无法满足高精度要求下重力平衡的需求。

目前，现有的重力抵消装置一般由气浮平台、吊丝机构或主动机构等部件实现，由于这些机构所涉及构件较多、系统复杂、普遍存在运动范围较小、自由度较少以及安全性较差等缺点，且工作过程中需要依据人工跟随操作，工人劳动强度大。除传统机构方式外，由于高压带电的电容器自身形成了一个人造重力场，这个重力场在抗衡地球重力，从而使电容器在没有动力的情况下移动，利用该原理可以设计出屏蔽一切重力的装置，建造可实现能够完全或部分平衡重力的反重力装置，但是由于该类设备会产生强大的电场和磁场，在一些对于电磁有着强烈要求的场所的应用受到限制。为提高装置的普适性和安全性，这种情况必须要加以改善，为此，本发明即提出一种应用于大质量工件移动、调姿、对接领域的随动式微重力平衡机构。

发明内容

针对以上情况，本发明提供一种随动式微重力平衡卸载装置，该装置利用重力平衡原理，通过对工件调姿、施加拉力平衡部分重力，制造微重力环境且在操作过程中式中跟随工件运动，实现在微重力环境下对工件进行操作，相比于重力环境操作，难度更低、安全性更高。

本发明提供一种随动式微重力平衡卸载装置，包括基座、加力单元、随动单元、多自由度调姿单元以及工作平台；

所述基座包括支撑腿以及基座平台，所述动力单元设置在所述基座平台的下表面，所述随动单元设置在所述基座平台的上表面；

所述加力单元包括加力电机、减速器、卷扬筒和加力吊绳，所述减速器安装在所述基座平台的下表面，所述电机和所述卷扬筒分别与减速器的输入轴和输出轴相连接；

所述随动单元包括固定支架、位置调整电机、丝杠、移动支架、移动导轨、定滑轮组、动滑轮、起吊吊绳和工作平台支撑架，所述固定支架安装在所述基座平台的上表面，所述位置调整电机安装在所述固定支架的顶部，所述位置调整电机输出轴与所述丝杠的第一端相连，所述丝杠的第二端与所述移动支架相连，所述移动支架通过所述移动导轨与所述固定支架相连，所述定滑轮组安装在所述移动支架上，所述动滑轮位于所述移动支架下方，所述工作平台支撑架与工作平台的下表面相连，所述工作平台支撑架的配置用于对工作平台进行支撑；