基于吊丝悬架的地面微重力补偿实验系统研究

【摘要】近年来,地面微重力补偿实验系统不单单用于空间机器人的地面模拟试验,在智能助力设备上也受到越来越多的应用。国际热核聚变实验堆计划是一个全球范围内的科研合作项目,其规模巨大、影响深远,ITER装置是一个巨大的托克马克,它能够产生大规模的、可以控制的核聚变反应,该装置内受损零件的更换由操作员通过遥操作机器人主机械手操控从机械手完成,为了使操作员操控主机械手省力,需要一套切实可行的微重力补偿实验系统帮助主机械手实现重力补偿。本文基于吊丝悬架的微重力补偿方案,根据机械臂的工作要求拟定了系统参数指标,并据此设计了竖直重力补偿机构和二维水平随动机构,确定了机构的动力来源及传动方式。竖直重力补偿机构采用单根吊丝-拉压力传感器对主机械手进行主动重力补偿；二维水平随动机构通过测量吊丝摆角对主机械手进行位移补偿。为了方便有效地测量吊丝摆角,我们设计并研制了一种吊丝摆角测量装置,对该装置进行相关理论计算和ADAMS运动学仿真,得出了该装置对吊丝摆角测量的放大倍数。地面微重力补偿实验系统在硬件上以计算机为控制核心,通过PCI数据采集卡采集传感器数据作为反馈量；在软件上采用LABVIEW编写控制程序。对数字滤波器参数进行整定实验,以确保滤波数据准确,滤波响应时间较短。对系统整体进行竖直重力补偿实验和二维水平位移补偿实验,实验结果表明,系统具有较高的补偿精度,能够实现对主机械手的重力补偿。
【作者】李君山；
【导师】张世武；
【作者基本信息】中国科学技术大学，机械电子工程，2014，硕士
【关键词】ITER装置；主机械手；吊丝悬架；微重力补偿；吊丝摆角测量装置；运动学仿真；

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