ICF靶支撑定位机器人系统研究.pdfVIP

第8期 孙立宁等。lcF靶支撑定位机器人系统研究 隙，加工和安装方便，体积比现有的虎克铰小，便于设备小型化。其次，机器人采用6个直线执行器驱动，直线 执行器可直接输出直线运动给机器人的6个分支，不需要任何中间传动环节，从而减少了误差来源，提高了运 pm。再次，在安装方式上，直线执行器固定安装在6自由度 动精度。每个直线执行器的运动分辨率可达O．05 下方的圆柱形零件内，不随6自由度并联机器人一起运动，这样可以降低运动部分质量，提高运动精度。 以往的靶支撑定位装置大都采用串联结构，任何一个自由度的运动误差都会积累到系统末端，并且逐级放 大，同时刚度又比较低。而本文在末端通过6自由度并联机器人来实现对靶的pm级定位，通过6个独立运动 的复合来实现各维运动，误差不积累，并有部分抵消。 由于装靶时靶的z向姿态是任意的，6自由度并联机器人土2。的运动范围是不够的，因此在6自由度并联 60。旋转。在大范围旋转机构的前面， 机器人运动平台上又加入了一个大范围旋转机构，使靶绕z轴可进行3 可以安装靶夹持器，靶夹持器有标准接口，可装人各种形 式的靶，提高了系统对靶型的适应性。 2．3送靶 打靶完成后，需要将6自由度并联机器人退出靶室 到换靶位置进行换靶。当换靶完成后，需要将6自由度 并联机器人运动到靶室中心基准位置进行靶定位，这一 功能由送靶机构来完成，其结构如图4所示，换靶机构主 要由支撑方槽、两条导轨、长齿条、运动小车组成，可拖动 精密并联机器人及靶沿z轴方向在1．7m的范围内任意 移动，在程序控制下到达靶定位位置、换靶位置或中问位 置。 运动小车内有一个与电机相连接的减速器，当电机 转动时，带动减速器和齿轮旋转，齿轮与长齿条啮合推动 小车沿导轨方向运动。两条导轨安装在支撑方槽的两侧 进行运动导向，长齿条安装在支撑方槽的底部，方槽设计 成方形的半开放形状，一方面提高了刚度，另一方面便于 装配和维修。在支撑方槽内还有一个走线槽，以保证在 F19．4Targettransp。rtsubsystem 小车运动过程中所有导线能够安全地随小车运动。 图4送靶机构 2．4换靶 换靶功能主要由换靶机构和靶库机构来完成。换靶机构如图5所示，图6为靶库内部结构。两机构配合 可在真空条件下完成靶库和并联机器人之间的换靶操作}在释放真空隔离舱的条件下，可将6发新靶从大气中 装入靶库。 Fig．5 Target F融6Targetstoragesub5y8tem exchangesubsy3tem 图5换靶机构 图6靶库机构 换靶机构位于靶库机构下方，主要由支撑龙门架和一个3自由度换靶机械手组成。支撑龙门架将换靶机 构固定于送靶机构的方槽上，以保持统一的定位基准。换靶机构有1个直线自由度，1个旋转自由度，以及换 靶手张开吸台3个自由度。直线自由度用于对装有靶的夹持器进行插入或拔出操作，旋转自由度用于将靶夹 1306 强 激 光 与 粒 子 束 第19卷 持器运动到装靶位置操作，换靶手张开吸合自由度用于抓取或放开靶夹持器，3个自由度按照一定的时序组合 完成换靶操作。换靶操作前送靶机构将6自由度并联机器人运动到换靶机械手下方的换靶位置。 如图6，靶库机构主要包括靶库、真空闸板阀和真空抽口等。靶库用于将要换人的靶运动到换靶舱内的换 靶位置，以及在局部释放真空条件下将靶装入靶库。靶库上面有6个均匀分布的靶位，可以一次装入6个靶， 并由靶库上方的盖板将靶密封于真空系统内。1号靶位为初始位置，其位置靠近闸板阀。准确位置由装在机构 上的绝对零位开关来定位。靶库有1个旋转自由度，可在电机驱动下，将任意靶运动到换靶工位。 真空闸板阀可以将靶库与密封外筒和靶室分离为两个独立的密封空间，形成一个换靶隔离舱，当在靶库和 6自由度机器人之间进行换靶时，闸板阀处于打开状态。6发靶用完之后，当需要从大气中把