恭喜北京空间飞行器总体设计部曾磊获国家专利权
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龙图腾网恭喜北京空间飞行器总体设计部申请的专利基于多点支撑力反馈的多自由度机械臂低应力装配系统及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115493733B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-07发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210998014.1,技术领域涉及:G01L5/00;该发明授权基于多点支撑力反馈的多自由度机械臂低应力装配系统及方法是由曾磊;陈明;金俨;朱超;张昕蕊;高翔宇;刘宾;李德伦;王友渔;王炜;王耀兵;熊明华;胡成威;孙康;许哲;刘延芳;高鹏;张英男;刘小松设计研发完成,并于2022-08-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于多点支撑力反馈的多自由度机械臂低应力装配系统及方法在说明书摘要公布了:基于多点支撑力反馈的多自由度机械臂低应力装配方法,属于航天技术领域,包括气浮支撑装置、力监视系统、气浮平台及配气装置;所述气浮支撑装置放置在气浮平台上,通过配气装置为每个气浮支撑装置的平面气足供气,使气浮支撑装置浮起;所述气浮支撑装置用于多自由度空间机械臂地面零重力状态模拟,降低或消除产品的装配应力,减小重力对空间机械臂产品功能及性能的影响;所述力监视系统包括若干设置于气浮支撑装置上的力传感器,用于监测各个活动部件装配前后的受力状态,实现了多自由度机械臂基于气浮平台的三维全物理运动。
本发明授权基于多点支撑力反馈的多自由度机械臂低应力装配系统及方法在权利要求书中公布了:1.一种用于多点支撑力反馈的多自由度机械臂低应力装配的气浮支撑系统,其特征在于,包括气浮支撑装置、力监视系统、气浮平台及配气装置;所述气浮支撑装置放置在气浮平台上,通过配气装置为每个气浮支撑装置的平面气足供气,使气浮支撑装置浮起;所述气浮支撑装置用于多自由度空间机械臂地面零重力状态模拟,降低或消除产品的装配应力,减小重力对空间机械臂产品功能及性能的影响;所述力监视系统包括若干设置于气浮支撑装置上的力传感器,用于监测各个活动部件装配前后的受力状态;所述气浮支撑装置包括:肩部俯仰支架1,用于肩部末端及肩部回转关节的低应力装配;以及肩部平动支架2,用于肩部偏航关节及肩部俯仰关节的低应力装配;以及第一臂杆支架3,设有两个,用于空间机械臂第一臂杆12的支撑固定;以及肘部平动支架4,用于空间机械臂肘部俯仰关节13和空间机械臂中控组合体14的低应力装配;以及第二臂杆支架5,用于空间机械臂第二臂杆15的支撑固定;以及腕部支架6,用于空间机械臂腕部俯仰关节16、空间机械臂腕部偏航关节17、空间机械臂腕部关节延长件18及空间机械臂腕部回转关节19组合体、空间机械臂腕部末端执行器20的低应力装配;所述肩部俯仰支架1包括:肩部俯仰气浮支撑架车机构21,为装配提供操作平台,包括四个肩部俯仰支架平面气足、架车29、辊轮30、轴承座31、辊轮座32、轴承a33;肩部俯仰支架平面气足通过连接螺杆34连接在架车29的底部,用于为架车29提供气浮力;架车29的两侧各设置有一个支撑架,其中一个支撑架的顶端固定有轴承a33,另一个支撑架的顶端固定有辊轮座32,两个轴承座31设置在辊轮座32上,架车29上的辊环35与两个辊轮30相切肩部回转关节位姿调节机构22和四个高度调节机构23设置在船板24上;以及船板24,位于架车29上方,船板24的一侧通过俯仰轴36与轴承a33转动连接,船板24的另一侧与辊环35固定连接;以及肩部末端小滚环25、肩部末端大滚环26,与空间机械臂肩部末端执行器7进行连接,且三者之间具有预设范围的同轴度,使空间机械臂肩部末端执行器7安装于末端位姿调节机构27上后,绕自身回转轴线进行自由转动;所述肩部平动支架2包括四个肩部平动支架平面气足、肩部平动支架本体38、固定板39、三个双螺纹调整杆a40、调整板41、四个肩部偏航关节姿态微调机构42、肩部偏航关节支撑架43、上吊板44、轴承b45、旋转吊板46、四个肩部俯仰关节姿态微调机构47;肩部平动支架平面气足通过连接螺杆34连接在肩部平动支架本体38的底部,用于为肩部平动支架本体38提供气浮力;固定板39固定在肩部平动支架本体38上,通过三个双螺纹调整杆a40对调整板41进行高度及姿态的粗级调节;四个肩部偏航关节姿态微调机构42安装在调整板41上,每个肩部偏航关节姿态微调机构42中串联一个力传感器;肩部偏航关节支撑架43安装在肩部平动支架本体38上,其上装配上吊板44,旋转吊板46通过轴承b45与上吊板连接;所述肘部平动支架4包括四个肘部平动支架平面气足、肘部平动支架本体52、四个肘部俯仰关节位姿调整机构53、三个双螺纹调整杆b54、螺杆支撑环55、气浮托板56、气浮板57、三个中控组合体位姿调整机构58、第一中控组合体安装支架59、第二中控组合体安装支架60;肘部平动支架平面气足通过连接螺杆34连接在肘部平动支架本体52的底部,用于为肘部平动支架本体52提供气浮力;每个肘部俯仰关节位姿调整机构53中串联一个力传感器,共计四个;气浮托板56通过三个双螺纹调整杆b54和螺杆支撑环55安装在肘部平动支架本体52上,作为气浮板57的浮动底座;第一中控组合体安装支架59、第二中控组合体安装支架60与空间机械臂中控组合体14安装后通过每个中控组合体位姿调整机构58固定于气浮板57上,每个中控组合体位姿调整机构58中串联一个力传感器,共计三个;在气浮板57与气浮托板56之间通气形成气膜,使气浮板57浮起,从而抵消重力并减小运动摩擦力;肘部平动支架4用于空间机械臂肘部俯仰关节13和空间机械臂中控组合体14的低应力装配;所述腕部支架6包括八个腕部支架平面气足、腕部支架本体65、四个腕部俯仰关节位姿调整机构66、腕部偏航关节吊挂67、立柱支架68、固定立柱69、回转立柱70、滑套71、定滑轮72、钢丝绳73、动滑轮74、U型吊挂75、上横梁76、上横梁配重77、腕部回转关节相似机构吊挂78、腕部末端执行器相似吊挂79;腕部支架本体65作为腕部支架6的主体部分,供各组成部件进行集成、安装、连接及支撑及刚度保持;每个腕部俯仰关节位姿调整机构66中串联一个力传感器;腕部偏航关节吊挂67包括拉杆82、回转轴承83;拉杆82、回转轴承83之间串联有力传感器;立柱支架68安装于腕部支架本体65上方;固定立柱69固定在立柱支架68上,回转立柱70与固定立柱69进行配合安装,并可在固定立柱69中自由转动;滑套71适应U型吊挂75和上横梁76装配时的位置偏差,在回转立柱70的水平轴上自由滑动;在立柱支架68、固定立柱69、回转立柱70中均安装有用于钢丝绳走线的滑轮,其中,定滑轮72安装在滑套71底部,U型吊挂75上端与动滑轮74连接,下端与上横梁76连接;钢丝绳73依次绕过定滑轮72、动滑轮74以及回转立柱70、固定立柱69、立柱支架68中的滑轮,与配重a118连接,以配重a118抵消腕部回转组合体的重力;上横梁配重77安装于上横梁76上,通过上横梁配重77的质量与位置调整,辅助腕部回转组合体实现随遇平衡;腕部回转关节相似机构吊挂78与空间机械臂腕部关节延长件18及空间机械臂腕部回转关节19组合体连接,用于实现组合体的静平衡,通过调整腕部回转关节相似机构配重99、腕部回转关节配重105将组合体质心调整至腕部回转关节上吊杆92轴线上,达到随遇平衡;腕部末端执行器相似吊挂79与空间机械臂腕部末端执行器20连接,用于实现空间机械臂腕部末端执行器20的静平衡,通过调整腕部末端执行器相似机构配重113、腕部末端执行器配重117将空间机械臂腕部末端执行器20质心调整至腕部末端执行器上吊杆106轴线上,达到随遇平衡;上横梁76、腕部回转关节相似机构吊挂78、腕部末端执行器相似吊挂79形成一个大的平行四边形相似机构,通过调整上横梁配重77位置,以及腕部回转关节相似机构吊挂78、腕部末端执行器相似吊挂79在上横梁76上的安装位置,将空间机械臂腕部关节延长件18、空间机械臂腕部回转关节19、腕部末端执行器大组合体的质心调整至U型吊挂75轴线上,达到大组合体的随遇平衡。
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