[发明专利]一种用于重载高精度对接任务的吊篮吸附式六自由度并联机器人

权利要求书

1.一种用于重载高精度对接任务的吊篮吸附式六自由度并联机器人，其特征在于，包括气缸推进单元（21）、吊篮吸盘吸附单元（22）、六自由度并联对接平台单元（23）；

所述气缸推进单元（21）包括气缸底座（211）、多个气缸（213）；所述气缸底座（211）用于将气缸推进单元（21）固定在外部塔架（1）上；所述气缸（213）一端通过球铰连接气缸底座（211），另一端通过球铰连接吊篮吸盘吸附单元（22）；多个气缸（213）同步运动能够带动吊篮吸盘吸附单元（22）水平移动；

吊篮吸盘吸附单元（22）包括多个电动推杆（221）、吊绳（223）、吊篮吊环（224）、吊篮（225）以及真空吸盘（226）；所述电动推杆（221）顶部用于连接外部塔架（1），每个电动推杆（221）的底部均通过球铰连接一根吊绳（223），每根吊绳（223）的下端均通过一个吊篮吊环（224）与吊篮（225）的顶部相连，吊篮（225）的一个侧面与气缸推进单元（21）相连，与该侧面相对的侧面上设置有所述真空吸盘（226）；

六自由度并联对接平台单元（23）设置在吊篮（225）内，其包括静平台（231）、六个液压油缸（234）、动平台（235）以及燃料加注装置（236）； 静平台（231）与吊篮（225）内壁面相连，静平台（231）和动平台（235）通过六个液压油缸（234）相连，且液压油缸（234）与静平台（231）和动平台（235）之间均采用万向铰连接；燃料加注装置（236）固定在动平台（235）上。

2.根据权利要求1所述的用于重载高精度对接任务的吊篮吸附式六自由度并联机器人，其特征在于，所述吊篮（225）呈方形。

3.根据权利要求1所述的用于重载高精度对接任务的吊篮吸附式六自由度并联机器人，其特征在于，所述气缸推进单元（21）内的气缸（213）数量为4个，4个气缸（213）分别与吊篮（225）的一个侧面的四个角相连，其中，气缸（213）通过气缸缸杆球铰（214）与吊篮（225）相连，气缸（213）通过气缸缸筒球铰（212）与气缸底座（211）相连。

4.根据权利要求1所述的用于重载高精度对接任务的吊篮吸附式六自由度并联机器人，其特征在于，所述的电动推杆（221）、吊绳（223）、吊篮吊环（224）的数量均为4个；4个吊篮吊环（224）位于吊篮（225）顶面的四个角上，4个吊篮吊环（224）分别通过一根吊绳（223）连接电动推杆（221）底端的电动推杆球铰（222）。

5.根据权利要求4所述的用于重载高精度对接任务的吊篮吸附式六自由度并联机器人，其特征在于，吊篮吸盘吸附单元（22）通过调节四组电动推杆（221）的伸出长度，能够调节吊篮（225）的初始高度以及水平状态。

6.根据权利要求1所述的用于重载高精度对接任务的吊篮吸附式六自由度并联机器人，其特征在于，所述静平台（231）与气缸（213）连接在吊篮的同一个侧面上，其中静平台（231）与该侧面的内壁面连接，气缸（213）与该侧面的外壁面连接。

7.根据权利要求1所述的用于重载高精度对接任务的吊篮吸附式六自由度并联机器人，其特征在于，所述真空吸盘（226）设置在其所在侧面的周沿，该侧面是敞口的。

8.一种基于权利要求1所述的吊篮吸附式六自由度并联机器人的重载高精度对接方法，其特征在于包括如下步骤：

在燃料加注装置（236）与箭体（3）的注油口（4）对接过程中，首先由吊篮吸盘吸附单元（22）通过调节各组电动推杆（221）的伸出长度，以调节吊篮（225）的初始高度以及水平状态；当初始位置调节完毕后，气缸推进单元（21）控制各组气缸（213）向外伸出，从而推动吊篮（223）缓慢向箭体（3）靠近；由于吊篮（225）由吊绳（223）通过吊篮吊环（224）在空中悬吊着，吊绳（223）另一端则通过电动推杆球铰（222）与电动推杆（221）连接，所以气缸（213）水平方向很小的作用力即可推动吊篮（225）；当吊篮（223）与箭体（3）接触时，控制真空吸盘（223）吸附在箭体（3）上；由于气缸（213）两端都是球铰连接，所以可以适应吊篮（225）任意方向偏摆，确保真空吸盘（226）能有效吸附柱箭体（3）；由于气缸气体的可压缩性以及真空吸盘的缓冲性，在吊篮（225）与箭体（3）接触过程中，可以有效降低冲击力；真空吸盘（226）吸附在箭体（3）之后，固定于吊篮（225）内的六自由度并联对接平台单元（23）实现与箭体（3）的相对静止，实现“动-动”对接到“动-静”对接的转换，有效降低燃料加注装置（236）与注油口（4）的对接难度；

当吊篮（225）与箭体（3）通过真空吸盘（226）吸附完成之后，通过六自由度并联对接平台单元（23）来实现燃料加注装置（236）与注油口（4）的精确对接；根据注油口（4）与燃料加注装置（236）的实时位置解析，外部规划器求解出六组液压缸（234）的位移与速度，并联机器人的六组液压缸根据求解出来的位移与速度计算结果，各自开始伸出或缩回以控制动平台（235）的位置与姿态，由于燃料加注装置（236）是焊接在动平台（235）上，所以燃料加注装置（236）的位置与姿态也得到实时控制，最终实现燃料加注装置（236）与注油口（4）的精确对接。