專利名稱：新型六自由度重力平衡機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機械工程，具體是一種新型六自由度重力平衡機構。
背景技術：
目前，在地面模擬太空環(huán)境時，試驗裝置或物體需處于失重狀態(tài)，這就需要對裝置或物體進行重力平衡。在現有技術中，對裝置或物體進行重力平衡一般采用掛重物的方式，這種方式提供的自由度有限，不能滿足在太空中失重物體的狀態(tài)情況。然而根據太空中物體的自由狀態(tài)，在平衡掉重力的情況下，還需提供物體六個自由度，即三個移動和三個轉動，并且在各回轉運動過程中，轉動中心保持不變，不產生派生運動。但這種六自由度機構還未見報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種新型六自由度重力平衡機構，可以解決地面模擬太空失重環(huán)境中的物體自由狀態(tài)問題。
本發(fā)明的目的是這樣實現的由支座、第一～二轉動副、平衡器、第一移動副、第三轉動副、球副、第四～五轉動副、兜吊環(huán)、第六～七轉動副組成，其中第一轉動副和支座相連接，第二轉動副和第一轉動副連接，第一移動副和第三轉動副相連接，第四轉動副和第七轉動副之間的剛性連接桿和第一移動副之間以第三轉動副連接，兜吊環(huán)與第六轉動副與第五轉動副相連接；其中第七轉動副、第四轉動副與第六轉動副、第五轉動副鉛垂設置，它們所在軸相互垂直；其中平衡器可以為彈簧平衡器、力矩電機或伺服電機。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.本發(fā)明機構簡單、成本低。
2.本發(fā)明提供的轉動運動沒有派生運動。本發(fā)明的設計根據太空中物體的自由狀態(tài)，在平衡掉重力的情況下，提供物體六個自由度，即三個移動和三個轉動，采用本發(fā)明，可以解決地面模擬太空失重環(huán)境中的物體自由狀態(tài)問題，同時在各回轉運動過程中，轉動中心保持不變，不產生派生運動。
3.本發(fā)明在重力平衡時，引入的干擾力和轉動慣量小，并且響應頻率高。
4.本發(fā)明容易實現，適用范圍廣。


圖1為本發(fā)明六自由度重力平衡機構簡圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
如圖1所示，本發(fā)明由支座1，第一轉動副2，第二轉動副3，平衡器4，第一移動副5，第三轉動副6，球副7，第四轉動副8，第五轉動副9，兜吊環(huán)10，第六轉動副11和第七轉動副12組成，其中第一轉動副2和支座1相連接，第二轉動副3和第一轉動副2連接，第一移動副5和第三轉動副6相連接，第四轉動副8和第七轉動副12之間的剛性連接桿和第一移動副5之間以第三轉動副6連接，第五轉動副9、第六轉動副11、第七轉動副12和第四轉動副8之間的運動狀態(tài)構成一個平行四邊形，該四邊形可實現第四轉動副8和第七轉動副12之間、第五轉動副9和第六轉動副11之間的剛性桿分別繞球副7和O點轉動而O點不移動，兜吊環(huán)10與第六轉動副11與第五轉動副9相連接；其中第四轉動副8，第五轉動副9，兜吊環(huán)10，第六轉動副11和第七轉動副12在重力作用下，第七轉動副12、第四轉動副8與第六轉動副11、第五轉動副9在放置的位置上是鉛垂的，它們的所在軸相互垂直。
本發(fā)明整個機構提供6個自由度，即兜吊環(huán)10兜吊需要平衡的物體，物體的轉動中心位于O點，第一轉動副2和第二轉動副3構成平面轉動機構，提供物體兩個平面運動，平衡器4為力平衡裝置，可以為彈簧平衡器、力矩電機或伺服電機等，該裝置輸出的力，恰好平衡物體的重量，第一移動副5提供一個沿鉛垂方向的上下移動自由度，第三轉動副6提供物體一個繞鉛垂軸線轉動自由度，并通過回轉中心O點，球副7、第四轉動副8、第七轉動副12三個運動副提供物體一個繞O點在鉛垂平面內的轉動自由度，第五轉動副9、第六轉動副11提供物體另一個轉動自由度，三個轉動自由度正交，回轉軸線均通過O點。當物體的重量被平衡后，根據該機構提供的六個自由度，物體可以根據規(guī)劃的軌跡運動而不受自由度的限制。
本發(fā)明整個機構可試用到空間對接機構緩沖試驗臺上。
權利要求
1.一種新型六自由度重力平衡機構，其特征在于由支座(1)、第一～二轉動副(2～3)、平衡器(4)、第一移動副(5)、第三轉動副(6)、球副(7)、第四～五轉動副(8～9)、兜吊環(huán)(10)、第六～七轉動副(11～12)組成，其中第一轉動副(2)和支座(1)相連接，第二轉動副(3)和第一轉動副(2)連接，第一移動副(5)和第三轉動副(6)相連接，第四轉動副(8)和第七轉動副(12)之間的剛性連接桿和第一移動副(5)之間以第三轉動副(6)連接，兜吊環(huán)(10)與第六轉動副(11)與第五轉動副(9)相連接。
2.按權利要求所述新型六自由度重力平衡機構，其特征在于其中第七轉動副(12)、第四轉動副(8)與第六轉動副(11)、第五轉動副(9)鉛垂設置，它們所在軸相互垂直。
3.按權利要求所述新型六自由度重力平衡機構，其特征在于其中平衡器(4)可以為彈簧平衡器、力矩電機或伺服電機。
全文摘要
本發(fā)明涉及機械工程，具體是一種新型六自由度重力平衡機構。由支座、第一～七轉動副、平衡器，第一移動副、球副、兜吊環(huán)組成，其中第一轉動副和支座相連接，第二轉動副和第一轉動副連接，第一移動副和第三轉動副相連接，第四轉動副和第七轉動副之間的剛性連接桿和第一移動副之間以第三轉動副連接，兜吊環(huán)與第六轉動副與第五轉動副相連接。本發(fā)明解決了地面模擬太空失重環(huán)境中的物體自由狀態(tài)的問題。
文檔編號B64G7/00GK1743231SQ20041005035
公開日2006年3月8日 申請日期2004年9月1日 優(yōu)先權日2004年9月1日
發(fā)明者房立金, 徐志剛, 王洪光, 陳書宏, 曲艷麗, 趙明揚 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所