空间三维运动机械臂地面零重力模拟实验水平随动系统设计

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雅宝题库解析：
航天工程具有耗资大，周期长，技术含量高的特点。耗资巨大的空间飞行器如果在进入轨道后不能正常工作，无疑是对国家资源的巨大浪费。正是因为这样，所有的航天设备在升空之前都要在地面进行充分的验证，才能付诸实践。而地面微重力实验是这些验证中的重要组成部分。目前世界上已经存在着各种各样的地面零重力实验的试验方法和设备，本文主要介绍的是用悬挂系统来卸载重力的实验方法。悬挂重力补偿中分为主动重力补偿系统和被动重力补偿系统两种。被动重力补偿系统主要是依靠配重来抵偿机械臂自身的重力，其缺点是无法补偿摩擦力，并且系统精度较低；主动重力补偿系统则主要是依靠安装在滑轮上的电机提供额外力矩来实现对机械臂重力的补偿，它虽然理论精度比较高，可是相比于被动重力补偿系统，它的结构和控制都比较复杂。而本文所采用的方案是一种主被动结合的悬挂重力补偿系统，结合了两种不同的重力补偿系统的优点。本文主要研究的是地面零重力模拟实验中水平随动系统的设计，为了尽量的模拟太空中微重力环境，在此实验中要求机械臂静止情况下的垂直受力要基本为零，实验要求值为小于等于其自身重力的5%。本文介绍了国内外在此领域中的研究成果，然后从以下几方面做了大量的研究工作：（1）严格论证了吊点的选取方案。（2）根据吊点的选择，成功设计了吊点的结构。（3）合理设计了悬挂系统，包括天车，轨道和转轴系统。（4）通过Solidworks 和Adams对机械臂及悬挂系统进行了成功的建模、仿真。（5）对仿真结果进行了详细的分析，验证卸载效果满足技术要求。通过本文的研究，提出了一套可行的，对空间六自由度机械臂展开的复杂运动过程的进行重力卸载的系统，对以后这方面的研究提供了一定的参考。