本發(fā)明屬于裝配機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，尤其是涉及一種六自由度主被動裝配機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、對大型部件進(jìn)行多自由度位姿調(diào)節(jié)，從而使其滿足裝配條件是裝備研制和生產(chǎn)過程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。由于大型部件的重量和尺寸都較大，因此人工操作難度極高，操作者難以穩(wěn)定保持其與目標(biāo)體的相對位置和接觸力，安裝過程中存在較高的磕碰風(fēng)險。

2、原有的重載裝配方式使用的是純機(jī)械的方式進(jìn)行裝配，依靠對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行人工點(diǎn)動位置控制完成裝配過程。由于裝配用機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生的力/力矩較大，因此如果點(diǎn)動控制出現(xiàn)誤差會導(dǎo)致過載，從而對裝配體或機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生損傷。此外，頻繁進(jìn)行大部件的裝配需要多人長時間的配合完成，從而造成時間和人力資源的大量浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種六自由度主被動裝配機(jī)構(gòu)，有效降低部件移動過程中所需的操作力，并且可以實(shí)現(xiàn)對大型部件的多自由度高精度位姿調(diào)整。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、一種六自由度主被動裝配機(jī)構(gòu)，包括視覺檢測系統(tǒng)、調(diào)姿機(jī)構(gòu)、零剛度機(jī)構(gòu)和平面氣浮機(jī)構(gòu)；

4、所述調(diào)姿機(jī)構(gòu)通過零剛度機(jī)構(gòu)與平面氣浮機(jī)構(gòu)連接；所述視覺檢測系統(tǒng)安裝至調(diào)姿機(jī)構(gòu)的頂部；

5、所述視覺檢測系統(tǒng)用于判斷裝配體與裝配目標(biāo)的距離以及位置關(guān)系；

6、所述調(diào)姿機(jī)構(gòu)用于提供三個轉(zhuǎn)動自由度；

7、所述零剛度機(jī)構(gòu)用于在豎直方向產(chǎn)生恒力抵消裝配體的重力；

8、所述平面氣浮機(jī)構(gòu)用于提供兩個平動自由度和一個轉(zhuǎn)動自由度。

9、進(jìn)一步的，所述調(diào)姿機(jī)構(gòu)包括球面氣浮組件、電動缸和運(yùn)動平臺；

10、其中所述球面氣浮組件包括氣浮球和氣浮座；所述氣浮座安裝至零剛度機(jī)構(gòu)的上平臺上，

11、所述運(yùn)動平臺通過氣浮球安裝至氣浮座，所述運(yùn)動平臺還通過若干電動缸與零剛度機(jī)構(gòu)的上平臺連接，所述電動缸的兩端分別與運(yùn)動平臺和零剛度機(jī)構(gòu)的上平臺鉸接。

12、進(jìn)一步的，所述零剛度機(jī)構(gòu)包括上平臺、下平臺、上支撐件、下支撐件、彈簧和支撐桿；

13、所述上平臺和下平臺設(shè)有支撐桿，兩個支撐桿之間設(shè)有彈簧，所述支撐桿的端部設(shè)有限位部，所述限位部套接至彈簧，實(shí)現(xiàn)配合；

14、所述上平臺還設(shè)有上支撐件，所述下平臺設(shè)有下支撐件；所述上支撐件為一號磁鐵，所述下支撐件為兩個二號磁鐵；

15、一號磁鐵設(shè)置在兩個二號磁鐵之間時，一號磁鐵與兩個二號磁鐵的相鄰面均為同極。

16、進(jìn)一步的，所述平面氣浮機(jī)構(gòu)包括平面氣浮裝置、平面氣浮底座、限位塊和彈性元件；

17、所述平面氣浮裝置設(shè)置在平面氣浮底座內(nèi)，平面氣浮裝置底部設(shè)有微孔，可噴出壓縮空氣使其與底座之間產(chǎn)生氣膜；

18、所述彈性元件一端與平面氣浮底座的內(nèi)側(cè)面固定連接，另一端設(shè)有限位塊；且所述限位塊安裝至平面氣浮裝置側(cè)邊；

19、本平面氣浮機(jī)構(gòu)通過人工控制運(yùn)動。

20、進(jìn)一步的，所述彈性元件均勻設(shè)置，所述彈性元件的數(shù)量為4個。

21、進(jìn)一步的，所述上支撐件和下支撐件組合形成豎直方向磁負(fù)剛度機(jī)構(gòu)；彈簧提供的正剛度與磁負(fù)剛度相抵后，整體機(jī)構(gòu)表現(xiàn)出豎直方向具有零剛度的特性；

22、所述零剛度機(jī)構(gòu)通過人工進(jìn)行控制。

23、進(jìn)一步的，所述電動缸的數(shù)量為4個，且均勻設(shè)置；所述電動缸連接至控制器。

24、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的一種六自由度主被動裝配機(jī)構(gòu)具有以下優(yōu)勢：

25、（1）本發(fā)明所述的一種六自由度主被動裝配機(jī)構(gòu)，使用主被動相結(jié)合的控制方式可以滿足單人快速操作，通過平面氣浮機(jī)構(gòu)、零剛度機(jī)構(gòu)、球面氣浮機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)裝配體6自由度的運(yùn)動。

26、（2）本發(fā)明所述的一種六自由度主被動裝配機(jī)構(gòu)，底部平面氣浮機(jī)構(gòu)可以承載較大的質(zhì)量，并且提供兩個平動自由度和一個轉(zhuǎn)動自由度，由于氣浮機(jī)構(gòu)可以使接觸面間的摩擦幾乎為0，因此極大地降低了操作難度。

27、（3）本發(fā)明所述的一種六自由度主被動裝配機(jī)構(gòu)，上部零剛度機(jī)構(gòu)可以抵消重載部件的重力，從而消除豎直方向運(yùn)動的阻力，提高系統(tǒng)柔順性。

28、（4）本發(fā)明所述的一種六自由度主被動裝配機(jī)構(gòu)，采用球面氣浮機(jī)構(gòu)可以在提供兩個轉(zhuǎn)動自由度的同時，使系統(tǒng)具有較大的承載能力，并且極大的降低甚至消除系統(tǒng)在運(yùn)動過程中的摩擦力，降低電動缸的驅(qū)動力；并且引入視覺反饋系統(tǒng)可以實(shí)時掌握裝配情況，提高裝配精度。

技術(shù)特征：

1.一種六自由度主被動裝配機(jī)構(gòu)，其特征在于：包括視覺檢測系統(tǒng)、調(diào)姿機(jī)構(gòu)、零剛度機(jī)構(gòu)和平面氣浮機(jī)構(gòu)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六自由度主被動裝配機(jī)構(gòu)，其特征在于：所述調(diào)姿機(jī)構(gòu)包括球面氣浮組件、電動缸和運(yùn)動平臺；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六自由度主被動裝配機(jī)構(gòu)，其特征在于：所述平面氣浮機(jī)構(gòu)包括平面氣浮裝置、平面氣浮底座、限位塊和彈性元件；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種六自由度主被動裝配機(jī)構(gòu)，其特征在于：所述彈性元件均勻設(shè)置，所述彈性元件的數(shù)量為4個。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六自由度主被動裝配機(jī)構(gòu)，其特征在于：所述上支撐件和下支撐件組合形成豎直方向磁負(fù)剛度機(jī)構(gòu)；彈簧提供的正剛度與磁負(fù)剛度相抵后，整體機(jī)構(gòu)表現(xiàn)出豎直方向具有零剛度的特性；

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種六自由度主被動裝配機(jī)構(gòu)，其特征在于：所述電動缸的數(shù)量為4個，且均勻設(shè)置；所述電動缸連接至控制器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種六自由度主被動裝配機(jī)構(gòu)，包括視覺檢測系統(tǒng)、調(diào)姿機(jī)構(gòu)、零剛度機(jī)構(gòu)和平面氣浮機(jī)構(gòu)；所述調(diào)姿機(jī)構(gòu)通過零剛度機(jī)構(gòu)與平面氣浮機(jī)構(gòu)連接；所述視覺檢測系統(tǒng)安裝至調(diào)姿機(jī)構(gòu)的頂部；所述視覺檢測系統(tǒng)用于判斷裝配體與裝配目標(biāo)的距離以及位置關(guān)系；所述調(diào)姿機(jī)構(gòu)用于提供三個轉(zhuǎn)動自由度；所述零剛度機(jī)構(gòu)用于在豎直方向產(chǎn)生恒力抵消裝配體的重力；所述平面氣浮機(jī)構(gòu)用于提供兩個平動自由度和一個轉(zhuǎn)動自由度。本發(fā)明有效降低部件移動過程中所需的操作力，并且可以實(shí)現(xiàn)對大型部件的多自由度高精度位姿調(diào)整。

技術(shù)研發(fā)人員：于金山,徐嘉亮,侯瑋杰,解永春,趙寶山,李躍華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津航天機(jī)電設(shè)備研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15