一種空間機(jī)械臂氣浮支撐裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣浮支撐裝置領(lǐng)域，特別是涉及一種空間機(jī)械臂平面運(yùn)動(dòng)的氣浮支撐裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]空間機(jī)械臂工作在空間微重力環(huán)境中，其在地面試驗(yàn)及測(cè)試時(shí)會(huì)受到重力場(chǎng)的影響，為了驗(yàn)證空間機(jī)械臂方案設(shè)計(jì)的合理性，需要通過地面試驗(yàn)裝置模擬空間微重力環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。氣浮微重力試驗(yàn)裝置基于氣浮原理，利用裝置本身噴射出高壓氣體，產(chǎn)生反作用力使得空間機(jī)械臂以非接觸形式漂浮在氣浮試驗(yàn)平臺(tái)上，此時(shí)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)可以近似模擬外太空環(huán)境下微重力、零摩擦的空間活動(dòng)。氣浮微重力試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)為裝置制造周期短、成本低、易于實(shí)現(xiàn)等?？臻g機(jī)械臂氣浮支撐裝置為氣浮微重力試驗(yàn)裝置的一部分，通過氣浮的方式支撐六自由度機(jī)械臂兩個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)之間的臂桿，使其處于水平狀態(tài)并具有滾轉(zhuǎn)能力。
[0003]現(xiàn)有的氣浮支撐裝置技術(shù)中，氣浮支撐裝置僅僅為剛性連接支撐空間機(jī)械臂，因機(jī)械臂產(chǎn)品本身因安裝誤差和制造誤差，使得機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)過程中在其垂直方向會(huì)有微小的上下移動(dòng)，剛性連接無法吃掉上下移動(dòng)的位移量，必然造成機(jī)械臂產(chǎn)品承受彎矩，使空間機(jī)械臂產(chǎn)品造成應(yīng)力損傷或損壞。
[0004]此外，現(xiàn)有氣浮支撐裝置技術(shù)中，無法對(duì)氣浮支撐裝置對(duì)機(jī)械臂是否可靠支撐進(jìn)行判斷，當(dāng)產(chǎn)品因上下微小移動(dòng)后，未可靠的把機(jī)械臂短臂桿的中心落在氣浮支撐裝置上時(shí)，容易使得試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，另外，可能會(huì)因支撐裝置上方承受重力太輕或太重，造成氣浮支撐裝置傾倒，從而造成機(jī)械臂產(chǎn)品不能有效支撐，致使產(chǎn)品損傷，安全性降低。
[0005]最后，現(xiàn)有氣浮支撐裝置技術(shù)中，一般采用滾動(dòng)軸承對(duì)機(jī)械臂短臂桿進(jìn)行支撐，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但滾動(dòng)軸承因其內(nèi)部復(fù)雜，滾轉(zhuǎn)帶來的摩擦力較大，無法較好模擬太空微重力環(huán)境。此外因滾動(dòng)軸承為圓形封閉結(jié)構(gòu)，無法實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂產(chǎn)品和氣浮支撐裝置良好的連接和拆卸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種空間機(jī)械臂氣浮支撐裝置，模擬空間機(jī)械臂微重力環(huán)境試驗(yàn)使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械臂臂桿的水平支撐和滾轉(zhuǎn)功能。
[0007]本發(fā)明的上述目的是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種空間機(jī)械臂氣浮支撐裝置，包括平面氣足組件、力傳感器、直線軸承彈簧組件、滾輪組件、臂桿放置圓環(huán)、第一安裝板、第二安裝板、第三安裝板、第四安裝板和滾輪安裝板；其中第一安裝板固定安裝在平面氣足組件的上端，力傳感器固定安裝在第一安裝板的上端，第二安裝板安裝在力傳感器的上端面，第三安裝板固定安裝在第二安裝板的上端，第四安裝板通過直線軸承彈簧組件與第三安裝板固定連接，滾輪安裝板固定設(shè)置在第四安裝板的上部，臂桿放置圓環(huán)軸向水平固定在滾輪安裝板上，臂桿放置圓環(huán)的下半圓環(huán)與外部空間機(jī)械臂的短壁桿固定連接，滾輪組件設(shè)置在臂桿放置圓環(huán)與滾輪安裝板的連接處。
[0009]在上述的一種空間機(jī)械臂氣浮支撐裝置，所述臂桿放置圓環(huán)上設(shè)置導(dǎo)軌凹形槽，滾輪組件均勻嵌入在下半圓導(dǎo)軌凹形槽內(nèi)。
[0010]在上述的一種空間機(jī)械臂氣浮支撐裝置，所述直線軸承彈簧組件包括直線導(dǎo)軌、彈簧和直線軸承；直線軸承固定安裝在第三安裝板的上部，直線導(dǎo)軌固定在直線軸承的上部，并穿過第四安裝板，直線軸承與第四安裝板之間設(shè)置有彈簧。
[0011]在上述的一種空間機(jī)械臂氣浮支撐裝置，所述彈簧套在直線軸承的凸臺(tái)外側(cè)，彈簧一端與直線軸承底座上表面接觸，另一端與第四安裝板下表面接觸。
[0012]在上述的一種空間機(jī)械臂氣浮支撐裝置，所述平面氣足組件包含η個(gè)平面氣足，η個(gè)平面氣足的中心均勻安裝在第一安裝板的圓周上，圓周直徑為平面氣足直徑的1.2?1.5倍，所述η不小于3。
[0013]在上述的一種空間機(jī)械臂氣浮支撐裝置，平面氣足直徑為60-400mm，外部短臂桿直徑為40_240mm。
[0014]在上述的一種空間機(jī)械臂氣浮支撐裝置，所述第一安裝板為圓盤結(jié)構(gòu)，直徑為平面氣足直徑的1.8-2.5倍，厚為5-15_ ;第二安裝板為圓盤結(jié)構(gòu)，直徑為短臂桿直徑的2-4倍，厚為5-15mm ;第三安裝板為圓盤結(jié)構(gòu)，直徑為短臂桿直徑的2-4倍，厚為5_15mm0
[0015]在上述的一種空間機(jī)械臂氣浮支撐裝置，所述第四安裝板為一端開口的口字型結(jié)構(gòu)，開口一端位于側(cè)面，并在拐角處設(shè)置有加強(qiáng)筋。
[0016]在上述的一種空間機(jī)械臂氣浮支撐裝置，所述滾輪組件包含m個(gè)滾輪m個(gè)滾輪均勻設(shè)置在臂桿放置圓環(huán)下部半圓環(huán)的圓周處，所述m為5-15中的奇數(shù)個(gè)。
[0017]在上述的一種空間機(jī)械臂氣浮支撐裝置，滾輪組件采用高摩擦系數(shù)彈性材料。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0019](1)本發(fā)明采用滾輪組件、直線軸承彈簧組件和平面氣足組件的結(jié)合，提高了空間機(jī)械臂地面微重力試驗(yàn)的等效性，實(shí)現(xiàn)了地面氣浮試驗(yàn)時(shí)，支撐六自由度空間機(jī)械臂的臂桿進(jìn)行沿水平面方向和沿臂桿滾轉(zhuǎn)方向的近似無摩擦運(yùn)動(dòng)；
[0020](2)本發(fā)明采用了力傳感器測(cè)量氣浮支撐裝置承受的力，并根據(jù)測(cè)量力的大小對(duì)空間機(jī)械臂短臂桿是否可靠支撐進(jìn)行判讀，提高了地面氣浮試驗(yàn)裝置的可靠性和試驗(yàn)產(chǎn)品的安全性；
[0021](3)本發(fā)明采用了三組軸承彈簧組件、直線軸承導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使機(jī)械臂臂桿的支撐力能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行自調(diào)整補(bǔ)償，提高了試驗(yàn)產(chǎn)品在水平面運(yùn)動(dòng)的安穩(wěn)度和自適應(yīng)性，防止了產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)時(shí)，因自身制造安裝誤差使得運(yùn)動(dòng)不完全在同一個(gè)平面，造成機(jī)械臂承受應(yīng)力損壞；
[0022](4)本發(fā)明首次創(chuàng)造性的使用了滾輪安裝方式，并采用了兩半組合式的臂桿放置圓環(huán)，在實(shí)現(xiàn)氣浮狀態(tài)下機(jī)械臂臂桿的無摩擦滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械臂產(chǎn)品和氣浮支撐裝置良好的連接和拆卸。此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單，成本低、功能號(hào)且可靠性高。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明空間機(jī)械臂氣浮支撐裝置應(yīng)用環(huán)境示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明空間機(jī)械臂氣浮支撐裝置組成示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明空間機(jī)械臂氣浮支撐裝置直線軸承導(dǎo)軌組件組成示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明空間機(jī)械臂氣浮支撐裝置滾輪安裝結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述:
[0028]如圖1所示為本發(fā)明空間機(jī)械臂氣浮支撐裝置應(yīng)用環(huán)境示意圖，由圖可知，空間機(jī)械臂氣浮支撐裝置用于在地面微重力環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)中支撐空間機(jī)械臂進(jìn)行近似無摩擦運(yùn)動(dòng)，具體安裝方法為將外部空間機(jī)械臂1的臂桿2穿入氣浮支撐裝置3的臂桿放置圓環(huán)8，從而支撐機(jī)械臂臂桿的運(yùn)動(dòng)。
[0029]如圖2所示為本發(fā)明空間機(jī)械臂氣浮支撐裝置組成示意圖，由圖可知，空間機(jī)械臂氣浮支撐裝置包括平面氣足組件4、力傳感器5、直線軸承彈簧組件6、滾輪組件7、臂桿放置圓環(huán)8、第一安裝板9、第二安裝板10、第三安裝板11、第四安裝板12和滾輪安裝板13 ;其中第一安裝板9固定安裝在平面氣足組件4的上端，力傳感器5固定安裝在第一安裝板9的上端，第二安裝板10安裝在力傳感器5的上端面，第三安裝板11固定安裝在第二安裝板10的上端，第四安裝板12通過直線軸承彈簧組件6與第三安裝板11固定連接，滾輪安裝板13固定設(shè)置在第四安裝板12的上部，臂桿放置圓環(huán)8軸向水平固定在滾輪安裝板13上，臂桿放置圓環(huán)8的下半圓環(huán)與外部空間機(jī)械臂的短壁桿2固定連接，滾輪