CN111168646B - 一种空间球面机构三自由度上的限位结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空间球面机构三自由度上的限位结构。使用本发明能够限制转动力反馈手柄空间球面机构在三个方向转动自由度的运动范围在合理区间内，保证机构可靠性和寿命要求。本发明将限位拨叉的中段通过轴承与中心架连接，前端与动平台连接，在动平台的带动下绕静平台旋转，末端安装一限位销钉用于限位；防护罩通过螺钉与动平台固结，并与前盖板上设的不完全球状结构配合限位。

Description

一种空间球面机构三自由度上的限位结构
技术领域
本发明涉及空间结构技术领域，具体涉及一种空间球面机构三自由度上的限位结构。
背景技术
空间球面机构具有三个方向的转动自由度，因此被用作空间机械臂力反馈转动手柄的内部结构，为避免操作转动力反馈手柄时空间球面机构运动范围超出其正常运动包络而导致机构损坏或寿命减少，需设计一种可靠的机械限位形式将空间球面机构在三个方向转动自由度的运动范围限制在安全区间内。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种空间球面机构三自由度上的限位结构，能够限制转动力反馈手柄空间球面机构在三个方向转动自由度的运动范围在合理区间内，保证机构可靠性和寿命要求。
本发明的空间球面机构三自由度上的限位结构，包括：中心架、轴承、限位销钉、限位拨叉和防护罩；
其中，中心架的末端固定在静平台上，顶端设有与限位拨叉配合的轴承，以及与限位拨叉末端的限位销钉配合限位的机械限位接口；
所述轴承成对安装在中心架顶端，外圈和中心架配合，内圈和限位拨叉配合；
所述限位拨叉的中段通过轴承固定在中心架上，末端设有限位销钉，前端与动平台的一只连接柱连接；
所述防护罩固定在动平台上表面，防护罩顶端轴颈与前盖板上设置的不完全球状结构配合限位。
较优的，还包括卡簧，所述卡簧固定在限位拨叉与轴承之间。
本发明将限位拨叉与空间球面机构的动平台三只连接轴中的一只连接，限位拨叉通过轴承与中心架连接，末端安装一限位销钉；防护罩通过螺钉与空间球面机构的动平台固结，防护罩带动动平台绕静平台中心轴线旋转时驱动限位拨叉旋转，限位拨叉末端的限位销钉绕静平台中心轴线摆动，当防护罩转动到设定角度时，限位拨叉末端的限位销钉与中心架机械限位结构接触，通过限位拨叉反作用于动平台，阻止防护罩继续沿原方向绕静平台中心轴线转动，完成空间球面机构绕过静平台中心轴线方向旋转自由度的限位；防护罩结构类似于空心半球状结构，前盖板设计与防护罩空心半球状结构相配合的不完全球状结构，当操作防护罩进行俯仰或偏航操作到指定角度时，防护罩前端轴颈与前盖板不完全球状结构外沿接触，阻止防护罩进行俯仰或偏航角度继续增大，完成空间球面机构在另外2个方向转动自由度的限位。
有益效果：
(1)本发明为机械臂转动力反馈手柄的空间球面机构提供了一种完全可靠的机械限位结构，保证空间球面机构在三个方向转动自由度的运动范围在安全区间内，提升了设备的可靠性。
(2)本发明充分利用空间球面机构固有结构，零件数量少，设备质量轻，节约了发射成本。
附图说明
图1为本发明的轴测图；
图2为本发明的剖面结构示意图；
图3为本发明中部分结构件的示意图；
图4为本发明中部分结构件的示意图；
图5为本发明中部分结构件的示意图；
图6为本发明中中心架的结构示意图；
图7为本发明中限位拨叉的结构示意图；
图8为本发明中动平台的结构示意图；
图9为本发明中防护罩的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种空间球面机构三自由度上的限位结构，如图1～图9所示，包括：静平台1、中心架2、卡簧3、轴承4、限位销钉5、限位拨叉6、动平台7、前盖板8和防护罩9。
所述静平台1是整机球面机构和中心架2的安装基座，同时以其中心坐标系对动平台7的零位坐标进行定位；
所述中心架2末端固定在静平台1上，顶端安装一对轴承4以配合限位拨叉6旋转，中心架2顶端设计与限位销钉5配合的机械限位接口以限制球面机构绕静平台中心轴线方向的旋转区间；
所述卡簧3固定在限位拨叉6的卡槽内，防止限位拨叉6从轴承4中脱出；
所述轴承4成对安装在中心架2顶端，外圈和中心架2配合，内圈和限位拨叉6配合，动平台7带动限位拨叉6绕轴承4中心轴线转动，轴承4可有效减小限位拨叉6的转动摩擦力矩，从而降低对手柄反馈力矩的影响；
所述限位销钉5安装在限位拨叉6末端，在限位拨叉6的带动下绕静平台1中心轴线旋转，当动平台7转动的设定角度后，限位销钉5和中心架2顶端的机械限位接口接触，限制动平台7在原方向继续旋转；
所述限位拨叉6末端与限位销钉5配合，带动限位销钉旋转，其中间设计直径为3mm的轴段通过轴承4固定在中心架2上，前端设计槽状接口与动平台7的一只连接轴配合，使动平台7转动时带动限位拨叉6转动；
所述动平台7连接球面机构的三条支链，具有三个方向的转动自由度，其一只连接柱与限位拨叉6配合，共同完成绕静平台1中心轴线方向转动自由度上的区间限位，动平台7上表面连接防护罩9，将球面机构三个方向的自由度延伸，以便航天员进行操作，同时利用防护罩9与前盖板8配合完成球面机构另外两个方向转动自由度的区间限位；
所述前盖板8将球面机构保护在设备腔体内，避免机构受损，同时其上不完全球状结构与防护罩9上顶端轴颈配合，完成球面机构俯仰和偏航方向上的区间限位；
所述防护罩9与动平台7固结，将球面机构三个方向转动自由度延伸出来，方便航天员操作，防护罩9空心半球状结构有效的在其运动范围内将球面机构封闭在设备腔体中，保护机构核心部件不受外界损坏，防护罩9顶端轴颈与前盖板8上不完全球状结构配合，完成球面机构俯仰和偏航方向上的区间限位。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种空间球面机构三自由度上的限位结构，其特征在于，包括：中心架(2)、轴承(4)、限位销钉(5)、限位拨叉(6)和防护罩(9)；
其中，中心架(2)的末端固定在静平台(1)上，顶端设有与限位拨叉(6)配合的轴承(4)，以及与限位拨叉(6)末端的限位销钉(5)配合限位的机械限位接口；
所述轴承(4)成对安装在中心架(2)顶端，外圈和中心架(2)配合，内圈和限位拨叉(6)配合；
所述限位拨叉(6)的中段通过轴承(4)固定在中心架(2)上，末端设有限位销钉(5)，前端与动平台(7)的一只连接柱连接；
所述防护罩(9)固定在动平台(7)上表面，防护罩(9)顶端轴颈与前盖板(8)上设置的不完全球状结构配合限位；所述动平台(7)连接球面机构的三条支链，具有三个方向的转动自由度，其一只连接柱与限位拨叉(6)配合，共同完成绕静平台(1)中心轴线方向转动自由度上的区间限位，动平台(7)上表面连接防护罩(9)，将球面机构三个方向的自由度延伸，以便航天员进行操作，同时利用防护罩(9)与前盖板(8)配合完成球面机构另外两个方向转动自由度的区间限位；所述限位销钉(5)安装在限位拨叉(6)末端，在限位拨叉(6)的带动下绕静平台(1)中心轴线旋转，当动平台(7)转动的设定角度后，限位销钉(5)和中心架(2)顶端的机械限位接口接触，限制动平台(7)在原方向继续旋转；
所述限位拨叉(6)末端与限位销钉(5)配合，带动限位销钉旋转，其中间设计直径为3mm的轴段通过轴承(4)固定在中心架(2)上，前端设计槽状接口与动平台(7)的一只连接柱配合，使动平台(7)转动时带动限位拨叉(6)转动。
2.如权利要求1所述的空间球面机构三自由度上的限位结构，其特征在于，还包括卡簧(3)，所述卡簧(3)固定在限位拨叉(6)与轴承(4)之间。
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