航天器大型舱段自动化垂直对接/分解系统技术方案

本发明专利技术公开了一种航天器大型舱段自动化垂直对接/分解系统，主要包括支撑模块、升降支架、位姿调整机构、监控模块。通过监控模块可反馈通信舱和卫星平台的位置和姿态，驱动位姿调整机构进行相应的调节，从而实现装配件间相对位置的数字化测量和最终定位精度的量化，实现对接、分解的精确控制。本发明专利技术极大地提高了大型舱段对接、分解效率，有效简化了对接、分解工艺过程，确保了总装实施可靠性。

【技术实现步骤摘要】
航天器大型舱段自动化垂直对接/分解系统
本专利技术属于航天器总装
，具体涉及一种在航天器系统集成过程中使用的大型舱段自动化垂直对接或分解系统，该装备能够实现大型航天器通信舱与卫星平台自动化垂直对接、分解，满足航天器产品的装配需求。
技术介绍
目前，当通信舱与卫星平台对接操作时，其基本流程如下：卫星平台位于停放架车上，基本调水平；通信舱通过保持架停放在架车上，通过挂铅垂的方式、在保持架南北片安装配重块进行调平，起吊保持架(含通信舱)，将其缓慢降落在卫星平台上，实现对接(即沿着承力筒的外边，将通信舱及保持架罩在平台上)，从而实现舱段对接。现有大型通信卫星通信舱与卫星平台对接或分解操作，主要依靠操作人员的技能完成，参加操作的人员超过十余人，过程中需要手工长时间扶持通信舱，劳动强度大，研制效率较低；而且舱体间的安全距离需要工人全程目测判断，存在较大的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种航天器大型舱段自动化垂直对接/分解系统，该系统解决了总装操作占用大量人力资源的问题，有效提升了总装实施安全性，切实提高了生产效率，满足了航天器大型舱段自动化对接、分解需求。本专利技术是通过如下技术方案实现的：航天器大型舱段自动化垂直对接/分解系统，主要包括支撑模块、升降支架、位姿调整机构、监控模块，支撑模块是纵长的桁架结构，由一体制造的底部承重支架、中部竖直支架和顶部三角支架构成，底部承重支架具有地面承重结构和侧面的支撑肋条，其中支撑模块的一侧面形成竖直的安装面，顶部三角支架的对应安装面上通过直线导轨滑动设置升降支架，升降支架的整体结构呈倒L型，L型长边沿直线导轨移动，L型短边的顶面上设置有位姿调整机构，位姿调整机构由X、Y移动台、连接轴套筒、连接轴，虎克铰链、保持架连接件、角度调整电动缸及其驱动组成X、Y移动台固连在升降驱动模块顶部三角支架上，通过两条垂直的直线导轨实现在水平面X、Y方向移动，由电动推杆直接驱动，X、Y移动台中心部位安装连接轴，连接轴通过套筒连接保持架连接件，保持架连接件通过角度调整电动缸驱动完成保持架绕竖直轴旋转。位姿调整机构的保持架连接件用于通过保持架与通信舱相连接，并利用位姿调整机构对通信仓的吊装状态进行调整，监控模块用于检测通信舱与卫星平台的相对位置关系，通过监控模块的准确测量，从而驱动位姿调整模块进行对应的位姿调整。进一步地，位姿调整机构采用型钢焊接而成，通过保持架连接件、保持架与通信舱相连接.进一步地，升降支架后面具有蜗轮蜗杆升降机铜套安装孔，工作时直接与升降机上铜套通过螺栓相连接，带动升降支架进行Z方向的位移调整。其中，升降支架在直线导轨上滑动实现通信舱的提升和降落。本专利技术提出的用于航天器总装的大型舱段自动化垂直对接、分解系统达到了以下效果：本系统的大行程机构升降驱动功能，可实现大型舱段3.3m行程范围内的2t舱体运动，距离偏差不大于1mm，确保了舱体对接、分解的精确性；本系统位姿调整功能，可实现大型舱段在运动过程中的相对位置实时调整，可实现舱体相对安全距离的精确控制与可靠保证；本系统所述的监控功能，实现安全距离实时检测、显示，通过反馈通信舱和卫星平台的位置和姿态，从而驱动位姿调整模块进行位姿调节。本专利技术有效提高了大型舱段对接、分解的效率，实现了舱体间安全距离的监测、可控，满足了航天器总装需求。附图说明图1为本专利技术一具体实施方式的航天器大型舱段自动化垂直对接/分解系统的示意图。其中，1-支撑模块，2-升降支架，3-直线导轨，4-位姿调整机构，5-保持架连接件，6-通信舱和保持架，7-卫星本体，8-卫星架车。图2为本专利技术的垂直对接/分解系统中支撑平台的结构示意图。图3为本专利技术的垂直对接/分解系统中升降驱动模块的结构示意图。其中，31-与直线导轨安装面，32-X、Y移动台，33-连接轴；图4为本专利技术的垂直对接/分解系统中位姿调整机构的结构示意图。其中，41-角度调整电动缸，32-X、Y移动台，33-连接轴，44-连接轴套筒，5-保持架连接件。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明，但这仅仅是示例性的，并不旨在对本专利技术的保护范围进行任何限制。本专利技术提出了一种大型舱段自动化对接、分解系统，通过监控模块可反馈通信舱和卫星平台的位置和姿态，从而驱动位姿调整机构进行相应的调节；利用监控模块可实现装配件间相对位置的数字化测量和最终定位精度的量化，实现对接、分解的精确控制；实现了对关键对接部位视频监控。该专利技术极大地提高了大型舱段对接、分解效率，有效简化了对接、分解工艺过程，确保了总装实施可靠性。如图1所示，图1为本专利技术一具体实施方式的航天器大型舱段自动化垂直对接/分解系统的示意图。图3为本专利技术的垂直对接/分解系统中升降驱动模块的结构示意图。该航天器大型舱段自动化垂直对接/分解系统由支撑模块1、升降支架2、位姿调整机构4、监控模块组成。支撑模块1是系统的基础，支撑着升降支架2和位姿调整机构4，升降支架通过直线导轨3安装在支撑平台上，通过驱动模块实现通信舱和保持架6的提升和降落，位姿调整机构4安装在升降支架2上，由X、Y移动台32、连接轴33、保持架连接件5及相应的驱动系统组成，升降驱动系统主要有伺服电机、减速器和联轴器及蜗轮蜗杆升降机组成。该专利技术装备外形长度约4650mm，宽度约3480mm，高度约为9103mm，总重约10t。对接/分解系统能实现通信舱水平两个方向150mm的移动调整，绕Z轴5°的偏差调整及竖直方向3300mm的升降调整，实现对接和分解的自动化。支撑模块1主要支撑升降支架2、位姿调整机构4及安装监测设备，升降支架是平稳实现通信舱和卫星本体7对接、分解功能的提升设备，位姿调整模块是保证通信舱和卫星本体始终处于安全距离内的关键部件，它可以实现两者相对位置和姿态的任意调整。具体而言，本专利技术系统的各部件如下：1.支撑平台参见图2，图2为本专利技术的垂直对接/分解系统中支撑平台的结构示意图。该支撑平台整体为框架式桁架结构，最上端设有固定升降机用的基座，中部为升降机安装平面，底端截面较大，有利于整体的稳定性。由于支撑平台高度较高，故设计为底端伸出结构，目的是在对接和分解过程尽可能的将整体重心落在支撑平台一侧，以保证卫星不会发生倾覆状况，支撑平台侧面上部为直线导轨安装面，用于保证升降支架带动通信舱升起或降下时的垂直度。2.升降支架参见图3，图3为本专利技术的垂直对接/分解系统中升降驱动模块的结构示意图。该升降支架采用型钢焊接而成，为了尽可能使结构紧凑又满足通信舱姿态调整的要求，整体结构呈倒L型。升降支架通过直线导轨安装在支撑平台前面的直线导轨安装面31上，升降支架上面安装有位姿调整机构，位姿调整机构通过保持架连接件、保持架与通信舱相连接，因此升降支架的刚度直接影响了通信舱位置和姿态的调整。升降支架后面有蜗轮蜗杆升降机铜套安装孔，工作时直接与升降机上铜套通过螺栓相连接，带动升降支架进行Z方向的位移调整。3.位姿调整机构参见图4，图4为本专利技术的垂直对接/分解系统中位姿调整机构的结构示意图。该位姿调整机构共有五个自由度，可实现水平两个方向的移动和旋转功能，及空间两个角度的调整，解决了由于架车的精度问题导致的对接、分解难题。位姿调整机构由X、Y移动台32、连接轴套筒44、连接轴33，虎克铰链、保持本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.航天器大型舱段自动化垂直对接/分解系统，主要包括支撑模块、升降支架、位姿调整机构、监控模块；支撑模块是纵长的桁架结构，由一体制造的底部承重支架、中部竖直支架和顶部三角支架构成，底部承重支架具有地面承重结构和侧面的支撑肋条，其中支撑模块的一侧面形成竖直的安装面，顶部三角支架的对应安装面上通过直线导轨滑动设置升降支架，升降支架的整体结构呈倒L型，L型长边沿直线导轨移动，L型短边的顶面上设置有位姿调整机构，位姿调整机构由X、Y移动台、连接轴套筒、连接轴，虎克铰链、保持架连接件、角度调整电动缸及其驱动系统组成，X、Y移动台固连在升降驱动模块顶部三角支架上，通过两条垂直的直线导轨实现在水平面X、Y方向移动，由电动推杆直接驱动，X、Y移动台中心部位安装连接轴，连接轴通过套筒连接保持架连接件，保持架连接件通过角度调整电动缸驱动完成保持架绕竖直轴旋转，位姿调整机构的保持架连接件用于通过保持架与通信舱相连接，并利用位姿调整机构对通信舱的吊装状态进行调整，监控模块用于检测通信舱与卫星平台的相对位置关系，通过监控模块的准确测量，从而驱动位姿调整模块进行对应的位姿调整。

【技术特征摘要】
1.航天器大型舱段自动化垂直对接/分解系统，主要包括支撑模块、升降支架、位姿调整机构、监控模块；支撑模块是纵长的桁架结构，由一体制造的底部承重支架、中部竖直支架和顶部三角支架构成，底部承重支架具有地面承重结构和侧面的支撑肋条，其中支撑模块的一侧面形成竖直的安装面，顶部三角支架的对应安装面上通过直线导轨滑动设置升降支架，升降支架的整体结构呈倒L型，L型长边沿直线导轨移动，L型短边的顶面上设置有位姿调整机构，位姿调整机构由X、Y移动台、连接轴套筒、连接轴，虎克铰链、保持架连接件、角度调整电动缸及其驱动系统组成，X、Y移动台固连在升降驱动模块顶部三角支架上，通过两条垂直的直线导轨实现在水平面X、Y方向移动，由电动推杆直接驱动，X、Y移动台中心部位安装连接轴，连接轴通过套筒连接保持架连接件，保持架连接件通...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓晖，张强，刘智斌，易旺民，刘广通，杨春生，严金俊，王再成，路毅，刘哲，隗立利，王紫光，王培，陈晓蕾，张丽丽，张丹，任振岳，薛峰，谢新潮，邢夏宁，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11