[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

说明书

本发明公开了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，主要由气缸推进单元、六自由度并联机器人单元以及吊篮吸盘吸附单元三部分组成；吊篮吸盘吸附单元主要用于承载六自由度并联机器人，并在燃油加注装置即将接触箭体时将吊篮吸附于箭体上；气缸推进单元主要包含多组气缸，用以推动吊篮接近箭体；六自由度并联机器人单元由静平台、动平台、六组液压缸以及安装在动平台上的燃料加注装置组成。本发明通过吊篮与吸盘吸附方式，辅助实现高精度燃料自动加注，燃料加注装置与箭体油口对接时产生的冲击力可以被气缸内的气体以及吸盘吸收，达到缓冲、减少冲击力的作用。

技术领域

本发明属于六自由度并联机器人设计领域，具体涉及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。

背景技术

电液伺服六自由度并联机器人一般由动平台、静平台、液压缸和铰链等组成，各支链液压缸与动平台、静平台通过球铰或者万向节连接，静平台常固定于基座，通过控制六组液压缸的位移与速度，实现动平台的空间运动。电液伺服六自由度并联机器人具有刚度大、功重比大、承载能力强、反应快、平稳性好等特点，常用于运动模拟、并联机床、平台精密定位等领域。近年来，随着电液伺服控制精度的不断提高，电液伺服六自由度并联机器人在航空领域得到的普遍应用，例如在运载火箭燃料自动加注系统中，并联六自由度平台主要负责燃料加注装置与箭体注油口的自动对接，常常采用侧立悬挂方式，将并联机器人的静平台固连在脐带发射塔上，燃料加注装置安装在动平台上，通过控制六组液压缸的位移进而实现动平台的位置与姿态控制，实现加注装置与箭体注油口的自动对接。

目前火箭燃料自动加注系统中，加注装置安装在六自由度平台的动平台上，六自由度平台的静平台固连在发射塔上，通过控制六组液压油缸，进而控制动平台的空间位姿，最终实现燃料自动加注。但实际发射任务中，现有的自动对接方案主要有以下两方面隐患：1)在燃料加注以及箭体注油口对接过程中，箭体由于高空风力的存在，处于一种摇晃非静止的状态，此时燃料加注装置与箭体注油口对接实际是一种“动-动”对接，这给精确对接提高了非常大的难度。此外，由于没有缓冲装置，在对接接触瞬间往往会产生较大冲击。2)现有的六自由度并联机器人采用侧立悬挂方式，六自由度平台本身的质量以及加注装置负载的质量仅仅依靠液压缸来平衡，没有额外的重力补偿措施，液压缸受到较大的弯矩作用，一旦液压缸断裂或者动平台倾覆，将会对人员以及箭体造成巨大伤害与损失，因此一定要增加必要的安全防护装置。

发明内容

本发明的目的克服现有技术的不足，提供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。本发明主要由气缸推进单元、六自由度并联机器人单元以及吊篮吸盘吸附单元三部分组成。吊篮吸盘吸附单元主要包含电动推杆、吊绳、吊篮及吸盘，主要用于承载六自由度并联机器人，并在燃油加注装置即将接触箭体时将吊篮吸附于箭体上；气缸推进单元主要包含四组气缸，用以推动吊篮接近箭体；六自由度并联机器人单元由静平台、动平台、六组液压缸以及安装在动平台上的燃料加注装置组成。

具体的，本发明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，其包括气缸推进单元、吊篮吸盘吸附单元、六自由度并联对接平台单元；

所述气缸推进单元包括气缸底座、多个气缸；所述气缸底座用于将气缸推进单元固定在外部塔架上；所述气缸一端通过球铰连接气缸底座，另一端通过球铰连接吊篮吸盘吸附单元；多个气缸同步运动能够带动吊篮吸盘吸附单元水平移动；

吊篮吸盘吸附单元包括多个电动推杆、吊绳、吊篮吊环、吊篮以及真空吸盘；所述电动推杆顶部用于连接外部塔架，每个电动推杆的底部均通过球铰连接一根吊绳，每根吊绳的下端军通过一个吊篮吊环与吊篮的顶部相连，吊篮的一个侧面与气缸推进单元相连，与该侧面相对的侧面上设置有所述真空吸盘；

六自由度并联对接平台单元设置在吊篮内，其包括静平台、六个液压油缸、动平台以及燃料加注装置；静平台与吊篮内壁面相连，静平台和动平台通过六个液压油缸相连，且液压油缸与静平台和动平台之间均采用万向铰连接；燃料加注装置固定在动平台上。