[发明专利]七自由度空间机械臂地面微重力等效实验装置及实验方法

权利要求书

1.七自由度空间机械臂地面微重力等效实验装置，其特征在于：包括肩部悬吊支撑架气足装置B、肘部支架气足装置C、腕部悬吊支撑支架气足装置D、七自由度机械臂A、关节悬吊轴装置E、气缸装置F、气缸装置G；

七自由度机械臂包括第一臂杆A-8、第二臂杆A-9两根臂杆，肩部旋转关节A-5、肩部旋转关节A-6、肩部旋转关节A-7三个旋转关节，肘部旋转关节A-4，腕部旋转关节A-1、腕部旋转关节A-2、腕部旋转关节A-3；肩部旋转关节A-5、肩部旋转关节A-6、肩部旋转关节A-7三个旋转关节组成肩部；腕部旋转关节A-1、腕部旋转关节A-2、腕部旋转关节A-3组成腕部，肩部与腕部属于对称结构；所述七自由度指分别绕上述七个关节轴线旋转的自由度；

根据机械臂地面微重力等效实验需要，与肩部旋转关节A-7连接的末端执行器与实验对象连接或悬空；肩部旋转关节A-6一端与肩部旋转关节A-7连接，另一端与肩部旋转关节A-5连接，肩部旋转关节A-5与肩部悬吊支撑架气足装置B上的肩部关节支撑架a机械连接，而肩部旋转关节A-5侧面孔与第一臂杆A-8连接；此外，肩部旋转关节A-6还与安装在肩部悬吊支撑架气足装置B上的关节悬吊轴装置E连接；肩部旋转关节A-7关节还与肩部悬吊支撑架气足装置B上的气缸装置F连接；

根据机械臂地面微重力等效实验需要，与腕部旋转关节A-3连接的末端执行器A-10与被模拟对象连接或悬空；腕部旋转关节A-2一端与腕部旋转关节A-3连接，另一端与腕部旋转关节A-1连接，腕部旋转关节A-1侧面孔与第二臂杆A-9连接；此外，腕部旋转关节A-2还与腕部悬吊支撑支架气足装置D上的关节悬吊轴连接；腕部旋转关节A-3还与腕部悬吊支撑支架气足装置D上的气缸装置G连接，肩部与腕部重力卸载装置原理一致，都运用气缸以及支架支撑关节；

肘部旋转关节A-4通过关节连接架与肘部支架气足装置C连接；

肘部旋转关节A-4两端分别连接第一臂杆A-8、第二臂杆A-9，第一臂杆A-8另一端与肩部旋转关节A-5连接，第二臂杆A-9与腕部旋转关节A-1连接；

所述的肩部悬吊支撑架气足装置B包括悬吊支撑板B-1、第一气足装置B-6、小加强梁B-4、大加强梁B-2、型材架B-3、气缸装置F、直线导轨B-10、直线导轨滑块B-9、气浮支撑底板B-5、配重块B-7；关节悬吊轴E-3通过螺母E-2固定在悬吊支撑板B-1上，在关节悬吊轴E-3和螺母之间安装弹簧E-1，关节悬吊轴装置E对肩部旋转关节A-6进行重力卸载，且在安装机械臂关节以及对其重力卸载时通过弹簧进行缓冲，减小对支撑板的冲击；肩部旋转关节A-5通过与肩部悬吊支撑架气足装置B的侧面托盘B-8的连接实现重力卸载，侧面托盘安装与支架上，位置随机械臂的安装高度以及实验需要进行调节；肩部旋转关节A-6通过肩部悬吊支撑架气足装置B上的关节悬吊轴装置E实现重力卸载，且关节悬吊轴装置E内部弹簧对机械臂关节安装时具有缓冲减压作用；肩部旋转关节A-7通过安装于肩部悬吊支撑架气足装置B上的气缸装置F实现重力卸载；

所述肘部支架气足装置C为肘部重力补偿机构，用于实现肘部重力补偿；所述肘部支架气足装置C包括型材架C-1、气浮支撑底板C-2、第二气足装置C-3、肘部关节连接架C-4；肘部关节连接架C-4与肘部旋转关节A-4连接，用于固定空间机械臂的肘部旋转关节A-4，实现肘部旋转关节A-4处的重力卸载；肘部关节支撑架设有关节接口，关节接口通过机械配合方式实现肘部支架气足装置C与肘部关节的定位、连接；

所述的腕部悬吊支撑支架气足装置D包括悬吊支撑板D-1、第三气足装置D-2、型材架D-3、气缸装置G、直线导轨、直线导轨滑块、肩部关节支撑架b；腕部旋转关节A-1与腕部旋转关节A-2通过置于腕部悬吊支撑支架气足装置D上实现重力卸载，而腕部旋转关节A-3通过安装在腕部悬吊支撑支架气足装置D上的气缸装置G实现重力卸载；

所述的肩部悬吊支撑架气足装置B、肘部支撑气足装置C以及腕部悬吊支撑支架气足装置D的高度均能够根据实验需要进行调整；

所述第一气足装置B-6第二气足装置C-3和第三气足装置D-2结构相同，均用于实现平面内三个自由度的无摩擦运动；均包括平面气足组件、压力传感器、支撑组件；平面气足组件包括平面气足安装板和均布在安装板上的三个平面气足，支撑组件安装在气足安装板上方，并通过关节连接架与关节连接。