十三自由度主被动柔顺调姿对接平台及其柔性对接方法技术

本发明专利技术涉及一种十三自由度主被动柔顺调姿对接平台，包括移动平台、主动调姿平台、被动柔顺平台和承载动平台四部分，移动平台位于底部的导轨上，主动调姿平台位于移动平台上，且其上平台机架二与被动柔顺平台串联，被动柔顺平台的上平台机架三与承载动平台相连。移动平台底部设有V型滚轮和普通平轮，主动调姿平台与被动柔顺平台均为六自由度并联机构，主动调姿平台通过电动推杆实现机架二的六自由度位置姿态的主动调整，被动柔顺平台各支腿设有弹簧与传感器，实现对接过程的柔顺运动和微动检测，承载动平台能固定承载舱段。本发明专利技术的装置及其柔性对接方法具有检测精度高、对接效率高、控制精细、智能化程度高、内应力控制响应快的特点。

13 DOF Active-passive Flexible Attitude Docking Platform and Its Flexible Docking Method

The invention relates to a 13-DOF active-passive flexible attitude adjustment docking platform, which comprises four parts: mobile platform, active attitude adjustment platform, passive attitude adjustment platform and load-bearing platform. The mobile platform is located on the bottom guide rail, the active attitude adjustment platform is located on the mobile platform, and the upper platform rack 2 is connected in series with the passive flexible platform, and the upper platform rack 3 of the passive flexible platform is moved with load-bearing. The platform is connected. The bottom of the mobile platform is equipped with V-type rollers and ordinary flat wheels. The active attitude adjustment platform and the passive compliance platform are six-degree-of-freedom parallel mechanisms. The active attitude adjustment platform realizes the active adjustment of the six-degree-of-freedom position and attitude of the frame 2 through the electric push rod. The legs of the passive compliance platform are equipped with springs and sensors to realize the flexible motion and micro-motion detection in the docking process, and the bearing platform can be fixed. Bearing section. The device and the flexible docking method of the invention have the characteristics of high detection accuracy, high docking efficiency, fine control, high intelligence and fast response of internal stress control.

【技术实现步骤摘要】
十三自由度主被动柔顺调姿对接平台及其柔性对接方法
本专利技术涉及航空
，具体涉及一种十三自由度主被动柔顺调姿对接平台及其柔性对接方法。
技术介绍
随着航天、军工的日益发展，对于火箭、导弹等舱段的工装需求不断增加。但由于这些设备普遍体型庞大，重量大，工装精度要求高，不允许较大的内应力出现，导致工装过程中，舱段对接操作十分困难。目前，传统的借助吊具手工装配的方法，虽然能够有效减小装配内应力，但效率低、劳动强度大，无法保证批量装配性能均一性。较先进的对接方式，一般采用主动柔顺与被动柔顺两种柔顺机构解决内应力较大问题，但普遍通过控制及算法实现，响应速度慢，可靠性不足，控制复杂，柔顺机构刚度保持不足，控制精度偏低。例如，授权公告号为CN106826179A的中国专利公开了一种气浮式柔性牵引对接装配平台，公开了一种气浮式柔性牵引对接装配平台,它涉及柔性装配
该专利技术为解决现有对接装配平台存在柔性适应性差、机构复杂、对接柔顺程度差的问题。该专利技术包括前对接牵引托架、后对接牵引托架、柔性牵引机构和气浮平台，前对接牵引托架和后对接牵引托架沿长度方向设置在气浮平台的上端面上，柔性牵引机构的一端设置在气浮平台的上端面上，柔性牵引机构的另一端设置在后对接牵引托架上，前对接牵引托架实现对第一对接组件俯仰角度的调整，后对接牵引托架实现对第二对接组件滚转角度和高度的调整,柔性牵引机构实现对第一对接组件和第二对接组件之间的牵引对接，该专利技术用于产品的柔性对接装配。该专利技术的柔顺机构采用气浮平台，与本专利采用的Stewart柔顺平台不同，且其柔顺机构不具有可测性。再例如专利号为CN107139165A的中国专利公开了一种混联的六自由度空间对接机构，包括自下而上的二维平移台、并联抬升机构和并联调整平台，二维移动平台提供X、Y方向上的移动自由度；所述的并联抬升机构为超静定结构，通过四条RPR支链实现Z方向的移动自由度，不仅增加机构的刚度和稳定性，而且能在一定程度上提高抬升的速度分辨率；所述的并联调整平台有沿X、Y、Z的旋转自由度，中间的球铰连接增加安装调整平台的承载能力，同时减轻其它四条驱动支链的负载。相比于传统的并联调整平台，该专利技术通过分层驱动策略将移动与转动完全解耦。该专利技术采用分层驱动策略，与本专利技术中双Stewart平台串联不同，且不具备柔顺机构。这类对接平台在对接调姿阶段不具有可测性，机构布置复杂，要么承载能力差，要么柔顺能力差，且柔顺运动过程模糊。
技术实现思路
为了克服现有舱段对接出现较大内应力，对接效率低，检测精度低，对接调姿过程模糊，定位操作复杂。本专利技术旨在提供一种具有检测精度高、对接效率高、控制精细、智能化程度高、内应力控制响应快的十三自由度主被动柔顺调姿对接平台。本专利技术采用的技术方案是：一种十三自由度主被动柔顺调姿对接平台，包括移动平台、主动调姿平台、被动柔顺平台和承载动平台，所述移动平台的机架一为矩形框架，所述机架一的底部设有两个V型滚轮和两个平轮，所述V型滚轮相邻设置，所述平轮与小导轮呈上下结构连接，所述平轮与所述小导轮中间设有工字导轨，以实现对接平台的快速移动；所述主动调姿平台为六自由度并联机构，所述机架一同时为所述主动调姿平台的静平台，所述主动调姿平台还包括设于所述机架一上表面的电动推杆支撑座，与所述电动推杆支撑座相连的电动推杆虎克铰，与所述电动推杆虎克铰相连的电动推杆，与所述电动推杆相连的机架二，所述机架二为所述主动调姿平台的动平台；所述被动柔顺平台为六自由度并联机构，所述机架二同时为所述被动柔顺平台的静平台，所述被动柔顺平台还包括六个双弹簧柔顺支腿，所述各支腿均中包含虎克铰链U副、移动副P副和球副S副三个运动副，所述机架二的上表面设有所述U副，所述U副与支腿套筒相连，所述支腿套筒与弹簧推杆同轴线连接形成P副，所述弹簧推杆通过S副与所述承载动平台中的机架三相连，所述机架三为所述被动柔顺平台的动平台；所述承载动平台还包括舱段环形支撑架、配重块、配重块滑道和靶标，所述舱段环形支撑架与所述滑道设于矩形框架结构的机架三的上表面，所述配重块安装于所述配重滑道上，所述配重滑道分设于所述机架三的两侧长边上，以实现对舱段调姿过程中质心位置调整，所述舱段环形支撑架与被调姿舱段相连，所述舱段的端面设有靶标。优选地，所述两个V型滚轮分设于所述靶标下方的所述机架一底部的两端，所述V型滚轮和所述平轮相配合以实现所述移动平台的导向和防止倾覆的作用，所述移动平台处于非工作态时，所述V型滚轮静止锁定。优选地，所述电动推杆支撑座、所述电动推杆虎克铰和所述电动推杆的数量为均六个，所述电动推杆通过第一球副与所述机架二连接，所述机架二的内部为空心圆柱，所述机架二的外形为与所述机架一的形状尺寸相等的矩形，所述六个电动推杆支撑座与所述六个第一球副电动推杆的位置一一上下对应。优选地，所述U副连接在所述机架二的支撑座上，其安装点位于所述机架二空心圆柱凸台的底圆下端，所述支腿套筒的内部设有两个弹簧，所述两个弹簧由所述弹簧推杆的中部凸台隔开，通过两个弹簧的拉压变形，实现变刚度，以实现所述双弹簧柔顺支腿的柔顺功能，所述支腿套筒的外部设有位移传感器，以实现对所述弹簧推杆的微动检测。优选地，所述移动平台能为对接平台提供运输导向和安装基准，并起承载与固定作用，所述电动推杆以所述机架一为基准及支撑，通过所述电动推杆的长度变化实现所述机架二的位置姿态调整。一种基于十三自由度主被动柔顺调姿对接平台的柔性对接方法，包括以下步骤：S1，利用所述移动平台将固定有被调姿舱段的对接平台运输到对接工位，通过激光跟踪仪对所述靶标进行标定；S2，根据标定结果，由所述主动调姿平台驱动被调姿舱段开始对接操作，利用所述被动柔顺调姿平台进行随动，通过六个双弹簧柔顺支腿的微动完成对接过程中定位销内应力数值的自动调节；S4，通过所述位移传感器将所述支腿推杆的位移信息传递给计算机，将计算机计算所获得的调姿信息传递给所述主动调姿平台的六个电动推杆，以实现对接过程中的主动补偿；S5，根据所述支腿推杆的位移信息计算受力信息，实现整个舱段对接过程的的实时监测，完成一次性对接的目标。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术中被动柔顺平台六个调姿腿采用双弹簧移动副、均安装位移传感器，在实现柔顺随动的过程中时，可对微小位移和内力均可实时监测，集微位移被动补偿、位移检测、力检测于一体，便于实现任何轨迹、实时自主标定与补偿；(2)配重块的位置分布设计可以实现调姿过程中质心位置的自动调整；(3)力信息用于配装过程中对位误差所产生的销孔间的干涉内力控制，实现一次精确定位，且仅需一次测量即可完成调姿对接，准确快捷；(4)主动调姿平台根据被动柔顺平台提供的力信息，对对接过程中出现的微位移提供主动补偿，进而提高对接效率以及对接精度。附图说明图1为本专利技术十三自由度主被动柔顺调姿对接平台整体效果图；图2为本专利技术十三自由度主被动柔顺调姿对接平台的主视图；图3为图2的A-A剖视图；图4为本专利技术被动柔顺平台支腿的左视图；以及图5为图4被动柔顺平台支腿的B-B剖视图。主要附图标记：机架一1；电动推杆2；机架二3；机架三4；舱段5；环形架6；靶标7；支撑架8；滑块9；配重块滑道10；配重块11；V型滚轮12；电动推杆支撑座13；支腿套筒14本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种十三自由度主被动柔顺调姿对接平台，其特征在于，包括移动平台、主动调姿平台、被动柔顺平台和承载动平台，所述移动平台的机架一为矩形框架，所述机架一的底部设有两个V型滚轮和两个平轮，所述V型滚轮相邻设置，所述平轮与小导轮呈上下结构连接，所述平轮与所述小导轮中间设有工字导轨，以实现对接平台的快速移动；所述主动调姿平台为六自由度并联机构，所述机架一同时为所述主动调姿平台的静平台，所述主动调姿平台还包括设于所述机架一上表面的电动推杆支撑座、与所述电动推杆支撑座相连的电动推杆虎克铰、与所述电动推杆虎克铰相连的电动推杆、与所述电动推杆相连的机架二，所述机架二为所述主动调姿平台的动平台；所述被动柔顺平台为六自由度并联机构，所述机架二同时为所述被动柔顺平台的静平台，所述被动柔顺平台还包括六个双弹簧柔顺支腿，所述各支腿中均包含虎克铰链U副、移动副P副和球副S副，所述机架二的上表面设有所述U副，所述U副与支腿套筒相连，所述支腿套筒与弹簧推杆同轴线连接形成P副，所述弹簧推杆通过S副与所述承载动平台中的机架三相连，所述机架三为所述被动柔顺平台的动平台，以及所述承载动平台还包括舱段环形支撑架、配重块、配重块滑道和靶标，所述舱段环形支撑架与所述滑道设于矩形框架结构的机架三的上表面，所述配重块安装于所述配重滑道上，所述配重滑道分设于所述机架三的两侧长边上，以实现对舱段调姿过程中质心位置调整，所述舱段环形支撑架与被调姿舱段相连，所述舱段的端面设有靶标。...

【技术特征摘要】
1.一种十三自由度主被动柔顺调姿对接平台，其特征在于，包括移动平台、主动调姿平台、被动柔顺平台和承载动平台，所述移动平台的机架一为矩形框架，所述机架一的底部设有两个V型滚轮和两个平轮，所述V型滚轮相邻设置，所述平轮与小导轮呈上下结构连接，所述平轮与所述小导轮中间设有工字导轨，以实现对接平台的快速移动；所述主动调姿平台为六自由度并联机构，所述机架一同时为所述主动调姿平台的静平台，所述主动调姿平台还包括设于所述机架一上表面的电动推杆支撑座、与所述电动推杆支撑座相连的电动推杆虎克铰、与所述电动推杆虎克铰相连的电动推杆、与所述电动推杆相连的机架二，所述机架二为所述主动调姿平台的动平台；所述被动柔顺平台为六自由度并联机构，所述机架二同时为所述被动柔顺平台的静平台，所述被动柔顺平台还包括六个双弹簧柔顺支腿，所述各支腿中均包含虎克铰链U副、移动副P副和球副S副，所述机架二的上表面设有所述U副，所述U副与支腿套筒相连，所述支腿套筒与弹簧推杆同轴线连接形成P副，所述弹簧推杆通过S副与所述承载动平台中的机架三相连，所述机架三为所述被动柔顺平台的动平台，以及所述承载动平台还包括舱段环形支撑架、配重块、配重块滑道和靶标，所述舱段环形支撑架与所述滑道设于矩形框架结构的机架三的上表面，所述配重块安装于所述配重滑道上，所述配重滑道分设于所述机架三的两侧长边上，以实现对舱段调姿过程中质心位置调整，所述舱段环形支撑架与被调姿舱段相连，所述舱段的端面设有靶标。2.根据权利要求1所述的十三自由度主被动柔顺调姿对接平台，其特征在于，所述两个V型滚轮分设于所述靶标下方的所述机架一底部的两端，所述V型滚轮和所述平轮相配合以实现所述移动平台的导向和防止倾覆的作用，所述移动平台处于非工作态时，所述V型滚轮静止锁定。3.根据权利要求2所述的十三自由度...

【专利技术属性】
技术研发人员：周玉林，赵川，姚建涛，许允斗，赵永生，胡金明，王若超，邵可鑫，张敬尧，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13