[发明专利]一种七自由度空间机械臂地面微重力混合模拟方法

权利要求书

1.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。

2.根据权利要求1所述的机械臂的运动特点，7-DOF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、腕部以及末端执行器则采用静平衡机构实现重力补偿；设计两套静平衡机构，分别称为肩部静平衡机构和腕部静平衡机构；肩部静平衡机构用于实现由关节1、关节2和末端执行器组成两自由度机械臂的重力补偿；而腕部静平衡机构则用于实现由关节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，从而实现机械臂系统的重力补偿。

3.根据权利要求1或2所述的重力补偿方法，所涉及的弹簧是零初长弹簧，即系统中使用的弹簧是零初长弹簧。零初长弹簧是指弹簧的长度为零时，弹簧的拉力为零，具体可以通过滑轮、钢丝绳和弹簧来实现，且鉴于机械臂杆件的具体质心位置不好定位，所以在具体的实施中，可以采用配重法或者使用特殊的定位机构来确定质心位置，从而保证绳索悬挂点的位置正确，使得机械臂杆末端可以达到完全的重力平衡。