本发明专利技术一种刚柔耦合式微重力环境模拟训练装置，它包括固定平台、柔索驱动单元、末端执行器支架、末端执行器、柔索，伺服电机到柔索间传动机构为滚珠丝杠和滚珠丝杠螺母，至末端执行器的力觉传感器支架可调配重，实现末端执行器在X、Y、Z轴上的静平衡和动平衡，控制柔索的运动方式为直线往复运动，在保证柔索可变长度够用的情况下，结构简单，易于提高柔索控制精度，驱动单元上有两个不同位置的测力传感器，相互补偿，提高测力精度，实现模拟微重力环境下，虚拟任务物体通过末端执行器与航天员进行的力交互控制。的力交互控制。的力交互控制。
【技术实现步骤摘要】
一种刚柔耦合式微重力环境模拟训练装置
[0001]本专利技术涉及微重力环境模拟训练领域，特别涉及一种刚柔耦合式微重力环境模拟训练装置。
技术介绍
[0002]用于航天员微重力环境模拟协同作业的训练装置精度高、使用简单、拆装方便、灵活性好，但其固定平台没有较好的震动稳定性，柔索驱动单元的主流柔索控制方式为卷筒缠绕式。这种柔索控制方式控制精度相对较低，柔索可变长度取决于卷筒的直径与长度，末端执行器的工作空间一般可以做到很大，但其机械结构较为复杂，难以控制其尺寸，需要单独考虑其震动稳定性。柔索驱动并联机器人的主流力控制系统中，反馈部分是柔索驱动单元上或末端执行器上的柔索的张力，通过柔索张力变化来计算末端执行器受到的力不易满足精度要求而且算法复杂，对上位机综合算力要求高。
技术实现思路
[0003]本专利技术针对现有技术中存在的问题，创造性构思了一种刚柔耦合式微重力环境模拟训练装置，控制柔索的运动方式为直线往复运动，在保证柔索可变长度够用的情况下，结构简单，易于提高柔索控制精度，且伺服电机到柔索间传动机构为滚珠丝杠和滚珠丝杠螺母，至末端执行器的力觉传感器支架可调配重，以实现末端执行器在X、Y、Z轴上的静平衡和动平衡，使柔索处于松弛状态，以提高柔索的使用寿命。
[0004]实现本专利技术所采用的技术方案是：一种刚柔耦合式微重力环境模拟训练装置，其特征是，它包括：固定平台11000、柔索驱动单元12000、末端执行器支架13000、末端执行器14000、柔索，根据任务需要，在所述的固定平台11000的任意位置设置柔索驱动单元12000，所述的柔索驱动单元12000通过柔索与末端执行器14000连接，利用所述的柔索牵引末端执行器14000，在所述的末端执行器14000下设置末端执行器支架13000。
[0005]进一步，所述的柔索驱动单元12000包括：伺服电机12001、电机座12002、左轴承座12003、联轴器12004、主支撑体12005、滚珠丝杠12006、直线滑轨12007、驱动滑块12008、力传感器12009、辅助滑块12010、右轴承座12011、滚珠丝杠螺母12012、柔索测力单元12100、柔索导向单元12200，在所述的主支撑体12005上从左至右依次设置电机座12002、直线滑轨12007、右轴承座12011、柔索测力单元12100、柔索导向单元12200，所述的伺服电机12001与电机座12002固连，在所述的电机座12002内设置左轴承座12003，在所述的左轴承座12003与右轴承座12011间设置滚珠丝杠12006，所述的滚珠丝杠12006与伺服电机12001通过联轴器12004连接，所述的直线滑轨12007与辅助滑块12010滑动连接，在所述的辅助滑块12010上固连驱动滑块12008，所述的驱动滑块12008与滚珠丝杠12006通过滚珠丝杠螺母12012连接，所述的滚珠丝杠螺母12012与驱动滑块12008固连，在所述的驱动滑块12008上设置力传感器12009。
[0006]进一步，所述的柔索测力单元12100包括：测力滑轮12101、测力滑轮轴12102、测力
滑轮支架12103、直线轴承12104、测力单元主体12105、柔索孔子滑轮组12106、压力传感器12107，在所述的测力单元主体12105上的连接筒两侧分别设置柔索孔子滑轮组12106，在所述的测力单元主体12105的连接筒内设置压力传感器12107，在所述的压力传感器12107上设置直线轴承12104，所述的直线轴承12104与测力单元主体12105的连接筒固连，在所述的直线轴承12104设置测力滑轮支架12103，所述的测力滑轮支架12103与直线轴承12104滑动连接，在所述的测力滑轮支架12103上端设置测力滑轮12101，所述的测力滑轮12101与测力滑轮支架12103通过测力滑轮轴12102连接。
[0007]进一步，所述的柔索导向单元12200包括：柔索导向滑轮12201、柔索导向支架12202、柔索导向单元底座12203、第一副导向滑轮12204、第二副导向滑轮12206，在所述的柔索导向单元底座12203内设置第一轴承，在所述的柔索导向滑轮12201设置第二轴承，所述的柔索导向支架12202上下分别设置轴头，所述的柔索导向支架12202上轴头与第一轴承内环固连，所述的柔索导向支架12202下轴头与第二轴承内环固连，所述的柔索导向支架12202可自由转动，在所述的柔索导向支架12202的连接臂内分别设置第一副导向滑轮12204和第二副导向滑轮12206。
[0008]进一步，所述的末端执行器14000包括：末端执行器框架14001、握把14003、力觉传感器支架14004、第二握把支架14005、第一握把支架14006、六轴力觉传感器14007、下力觉传感器支架14008，在所述的末端执行器框架14001设置下力觉传感器支架14008，所述的下力觉传感器支架14008上固连六轴力觉传感器14007，所述的六轴力觉传感器14007上端固连第一握把支架14006，所述的第一握把支架14006与握把14003通过第二握把支架14005固连，在所述的第一握把支架14006上设置力觉传感器支架14004，所述的力觉传感器支架14004在末端执行器框架14001内，所述的握把14003设置在末端执行器框架14001外部。
[0009]进一步，在所述的握把14003的把手上设置把套14002，所述的把套14002材质为尼龙。
[0010]本专利技术一种刚柔耦合式微重力环境模拟训练装置的有益效果体现在：
[0011]1、一种刚柔耦合式微重力环境模拟训练装置，其采用柔索驱动单元上有柔索导向单元，可以有效降低柔索在绕出柔索驱动单元处的摩擦；测力单元与压力传感器相连的测力滑轮支架通过直线轴承被测力单元主体上的套筒支撑，可以抵消由于柔索偏离测力滑轮中心而带来的附加弯矩，提高测力精度；
[0012]2、一种刚柔耦合式微重力环境模拟训练装置，柔索驱动单元上的所述驱动单元上有两个不同位置的测力传感器，一个是拉力传感器，一个是压力传感器，相互补偿，提高测力精度，相比于卷筒缠绕式柔索驱动单元采用滑块直接拉动柔索，在机械结构上更加简单，在且提高了该单元对柔索的位置控制精度；
[0013]3、一种刚柔耦合式微重力环境模拟训练装置，其末端执行器上有六轴力觉传感器直接检测航天员与末端执行器之间的交互力，便于优化算法，有利于提高本训练装置对此交互力的控制精度，更好的实现模拟微重力环境下，虚拟任务物体通过末端执行器与航天员进行的力交互控制。
附图说明
[0014]图1是一种刚柔耦合式微重力环境模拟训练装置三维示意图；
[0015]图2是图1中件11000三维示意图；
[0016]图3是图2中局部A三维示意图；
[0017]图4是图2中局部B三维示意图；
[0018]图5是图1中件12000三维示意图；
[0019]图6是图5中件12100三维示意图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种刚柔耦合式微重力环境模拟训练装置，其特征是，它包括：固定平台(11000)、柔索驱动单元(12000)、末端执行器支架(13000)、末端执行器(14000)、柔索，在所述的固定平台(11000)的任意位置设置柔索驱动单元(12000)，所述的柔索驱动单元(12000)通过柔索与末端执行器(14000)连接，利用所述的柔索牵引末端执行器(14000)，在所述的末端执行器(14000)下设置末端执行器支架(13000)。2.根据权利要求1所述的一种刚柔耦合式微重力环境模拟训练装置，其特征是，所述的柔索驱动单元(12000)包括：伺服电机(12001)、电机座(12002)、左轴承座(12003)、联轴器(12004)、主支撑体(12005)、滚珠丝杠(12006)、直线滑轨(12007)、驱动滑块(12008)、力传感器(12009)、辅助滑块(12010)、右轴承座(12011)、滚珠丝杠螺母(12012)、柔索测力单元(12100)、柔索导向单元(12200)，在所述的主支撑体(12005)上从左至右依次设置电机座(12002)、直线滑轨(12007)、右轴承座(12011)、柔索测力单元(12100)、柔索导向单元(12200)，所述的伺服电机(12001)与电机座(12002)固连，在所述的电机座(12002)内设置左轴承座(12003)，在所述的左轴承座(12003)与右轴承座(12011)间设置滚珠丝杠(12006)，所述的滚珠丝杠(12006)与伺服电机(12001)通过联轴器(12004)连接，所述的直线滑轨(12007)与辅助滑块(12010)滑动连接，在所述的辅助滑块(12010)上固连驱动滑块(12008)，所述的驱动滑块(12008)与滚珠丝杠(12006)通过滚珠丝杠螺母(12012)连接，所述的滚珠丝杠螺母(12012)与驱动滑块(12008)固连，在所述的驱动滑块(12008)上设置力传感器(12009)。3.根据权利要求2所述的一种刚柔耦合式微重力环境模拟训练装置，其特征是，所述的柔索测力单元(12100)包括：测力滑轮(12101)、测力滑轮轴(12102)、测力滑轮支架(12103)、直线轴承(12104)、测力单元主体(12105)、柔索孔子滑轮组(12106)、压力传感器(12107)，在所述的测力单元主体(12105)上的连接筒两侧分别设置柔索孔子滑轮组(12106)，在所述的测力单元主体(12105)的连接筒内设置压力传感器(12107)...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋达，赵雷，肖鑫磊，孙志超，李刚，张立勋，薛峰，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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