六自由度调姿对接平台制造技术

六自由度调姿对接平台，主要包括移动底座、底层三自由度运动平台和顶层三自由度运动平台三大部分组成。本发明专利技术底层运动平台的个驱动电机采用对称布置，这样驱动马达均布在平台平面内，使平台整体质量均布，具有较好的平衡性，从而使动态性能提升；平台采用十字交错直线滑道与支撑架A同层，采用圆形滑道与支撑架B同层，该同层分布利于高度尺寸压缩，较少了结构串联引起的高度增加；利用四个驱动电缸差动原理实现底层运动平台位姿调节，避免了传统方式中驱动器与驱动对象一一对应分布造成的空间层数叠加，优化了传统驱动布置空间，从而使平台在高度方向上结构紧凑。

6-DOF Attitude Adjustment Docking Platform

The 6-DOF attitude adjustment docking platform mainly consists of mobile base, three-DOF motion platform at the bottom and three-DOF motion platform at the top. The driving motors of the bottom motion platform of the invention are symmetrically arranged, so that the driving motors are distributed in the platform plane, so that the overall quality of the platform is uniformly distributed, and the dynamic performance is improved; the platform adopts the cross-staggered linear slideway and the support frame A on the same layer, and the circular slideway and the support frame B on the same layer, the same layer distribution is conducive to height and size compression, and less. The height increase caused by the structure series connection; the position and attitude adjustment of the bottom moving platform is realized by using the differential principle of four driving cylinders, which avoids the overlap of the spatial layers caused by the corresponding distribution of the driver and the driving object in the traditional way, optimizes the traditional driving layout space, and makes the platform compact in the height direction.

【技术实现步骤摘要】
六自由度调姿对接平台
本专利技术涉及六自由度调姿平台领域，具体涉及一种用于大型航天设备安装对接的六自由度自动调姿工装。
技术介绍
随着航天工业的日益发展，大型舱体设备的安装对接需求不断增加，安装对接的过程要求越来越严格，且传统安装对接装置结构庞大，不利于工作空间的合理安排，严重限制了大型航天设备安装对接作业效率提升。目前，大多的六轴调姿平台机械系统由机座和多个子平台组成，主要为负载提供安装基准和实现滚动、俯仰、方位的三轴回转运动，以及空间三自由度直线运动，所以它能够在地面上完成大型负载姿态调整，从而为大型重载设备的对接提供支持。就其机械结构来看大多数采用实轴串联构型，每个轴系配上独立的驱动单元，从而实现目标负载的空间姿态调节。例如授权公告号为CN205957998U的中国专利公开了一种卫星多自由度一体化综合调姿平台，包括360°转台、翻转平台、并联调姿机构、全向移动系统等部分。360°转台，用于卫星沿Z轴的旋转，翻转平台，用于实现星本体绕X、Y方向0-95°的翻转。并联调姿机构，由调姿上平台、调姿下平台、伺服电动缸等组成，能够实现调姿上平台X、Y、Z方向小角度的平动和转动。全向移动系统，能够负载一体化平台实现在装配大厅的全方位移动。再比如专利号为CN201610280296.6的中国专利公开了一种航天器舱段柔性装配用六自由度串并联调姿平台，下平台由下平台座、电动滑台A和电动滑台B组成，上平台由上平台由上平台板、导向筒A、导向筒B、固定导向轴、伸缩导向轴、固定支撑轴和伸缩支撑轴组成，上平台由形成并联机构。但是，这类平台存在普遍的问题是结构不够紧凑，高度方向尺寸空间难以压缩，每个轴系都必须附加一套驱动单元，且这些驱动结构布置都不利于压缩高度空间，这势必会增大该轴系的空间尺寸和质量，阻碍平台性能的提升。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种节约空间、结构简单、满足航天地面工装等领域需求的六自由度调姿对接平台。本专利技术主要包括由移动底座、底层三自由度运动平台和顶层三自由度运动平台三大部分组成。其中，移动底座由机架、滑道安装架、麦轮驱动电机、麦克纳母轮、支腿支撑架、支腿安装板、线性模组、足盘组成。机架为钢型材焊接而成的矩形框架，在机架上表面固定一组相互平行的滑道安装架。在机架上部对应设有四个麦轮驱动电机，各麦轮驱动电机的输出轴与对应的麦克纳母轮相连。在机架上部的四角分别固定连接支腿支撑架，支腿支撑架由两个截面呈倒L型的支撑杆组成，在支腿支撑架的上部设有支腿安装板，在支腿支撑架的内部固定线性模组2，在线性模组的底部设有足盘。底层三自由度运动平台主要包括滑A、滑块B、滑动导轨B、支撑架A、支撑架C、电动缸活动脚、电动缸、电动缸转轴、转轴机座、顶层平台基座丝杠驱动电机、支撑架三滑块、支撑架三滑道、支撑架B、组合滑块、丝杠螺母、丝杠杆24、丝杠支撑轴承、滑动导轨A、顶层平台翻转限位块、环形滑轨和环形滑块29。底层三自由度运动平台由三层矩形框架叠层而成，其中三层矩形框架由下至上分别为支撑架A、支撑架B、支撑架C，其中支撑架A与支撑架B固定连接形成支撑架组件，主要为各自上方的平台结构提高安装基础，并为平台间运动机构提供安装基础。支撑架组件与移动底座之间由一对沿V方向的滑动导轨A与一对沿VI方向的滑动导轨B十字交错构成，其中滑动导轨A安装在移动底座机架上，滑动导轨B安装在支撑架B上；滑动导轨A与滑动导轨B之间由滑块A与滑块B构成的滑块组件构成，滑块B与支撑架A同层分布；支撑架组件通过上下分布的十字交错滑动导轨形成沿V、VI方向的移动。支撑架C通过环形滑轨与支撑架A连接，环形滑轨固定在支撑架A上，环形滑块安装在支撑架C上，环形滑轨与支撑架B同层分布，通过环形滑轨实现顶层平台沿IV轴旋转。矩形支撑架C四角处分别设有一个电动，矩形短边方向分别布置两个电动缸，两个电动缸的推杆共同作用于支撑架C短边中点位置的转轴机座上，由一个电动缸转轴连接，每个电动缸座通过电动缸活动脚安装在支腿安装上。支撑架B有两个凸起的顶层平台翻转限位块沿支撑架C长轴方向对称分布，为顶层平台的水平姿态提供支撑。支撑架C沿长轴方向对称分布两组螺纹丝杠，为顶层平台翻转时驱动支撑架C滑块提供驱动力，其中螺纹丝杠由丝杠螺母、丝杠杆和丝杠支撑轴承构成。丝杠支撑轴承固定在支撑架C上，丝杠杆一端插接在丝杠支撑轴承内，丝杠另一端与顶层平台基座丝杠驱动电机的输出轴，顶层平台基座丝杠驱动电机的输出轴固定在支撑架C上，在丝杠杆上滑动连接丝杠螺母。顶层三自由度运动平台主要包括转轴A、顶层平台基座、转动撑杆、翻转架、回转盘、回转盘丝杠螺母、回转架、工作台、回转盘滑道、回转盘丝杠、回转盘滑块、转轴B和转轴C。翻转架与顶层平台基座通过固定转轴C连接，在矩形翻转架长边上固定连接转动撑杆，转动撑杆的一端与矩形翻转架相连，转动撑杆的另一端与支撑架C上的固定转轴A连接；顶层运动平台提供四个支撑架C滑块与支撑架C连接；顶层平台基座与支撑架C上的丝杠螺母连接。丝杠螺母通过连接顶层平台基座间接驱动顶层运动平台支撑架C滑块，从而为翻转架绕固定转轴C旋转提供动力，转动撑杆通过转轴B与翻转架相连，实现翻转架沿III轴翻转90度。回转架为矩形的框架，通过四个回转盘滑块与回转盘滑道连接，回转盘滑块与回转盘滑道滑动连接，由一对沿IV方向的回转盘丝杠驱动，回转架与回转盘丝杠通过回转盘丝杠螺母相连接，实现负载垂直方向的位置调节。工作台为圆盘，通过带电机的回转盘丝杠驱动，安装在回转架上，通过回转盘的自转实现工作台沿II轴360度旋转，其中回转盘内置于回转架与工作台之间，回转盘自带电机及回转机构。本专利技术在使用时，所述的六自由度调姿对接平台主要由移动底座实现工作状态切换。初始状态时即运输状态时，无负载，运输平台支腿收拢离地，麦克纳母轮着地运动；底层运动平台相对于移动底座位置置中，支撑架组件与支撑架三旋转姿态一致；顶层运动平台与车架水平，回转盘与翻转架均置中。工作过程中即对接状态，运输平台支腿撑地，麦克纳母轮离地；底层运动平台通过四个电动推杆驱动支撑架C，使支撑架三相对于支撑架A绕I轴旋转，继而驱动支撑架组件相对于移动底座沿VI方向移动，相对于移动底座沿V方向移动，其中两个移动实现六自由度调姿对接平台的平面移动，实现位置调整，其中一个旋转完成六自由度调姿对接平台旋转调姿。顶层运动平台利用螺纹丝杠驱动滑块，使顶层运动平台翻转90°至垂直位置，工作台通过翻转架上的螺纹丝杠调整高度实现负载高度位置调整，工作台靠回转盘的电机驱动回转，实现负载的回转姿态调整。六自由度调姿对接平台主要由底层运动平台与顶层运动平台组成。底层运动平台的结构本质为差动机构，其中底层运动平台的运动组成顺序为：移动副(沿V轴移动)、移动副(沿VI轴移动)、转动副(沿I轴转动)。其中，移动副由移动底座机架与支撑架组架的滑动导轨A提供，移动副由移动底座机架与支撑架组架的滑动导轨B提供，其中移动副与移动副十字交错分布，转动副由支撑架A与支撑架C之间的环形滑轨提供；四个电动推杆作用在支撑架C的两端，通过调节四个电动推杆的伸出量，即利用其推杆差动控制支撑架C的合力效果，若合力效果为力偶，实现转动与移动，若合力效果为单向力，则表现为单向移动。调节电动推杆伸出量也控制了力的作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.六自由度调姿对接平台，主要包括移动底座、底层三自由度运动平台和顶层三自由度运动平台三大部分组成，其特征在于：移动底座由机架、滑道安装架、麦轮驱动电机、麦克纳母轮、支腿支撑架、支腿安装板、线性模组、足盘组成，底层三自由度运动平台主要包括滑A、滑块B、滑动导轨B、支撑架A、支撑架C、电动缸活动脚、电动缸、电动缸转轴、转轴机座、顶层平台基座丝杠驱动电机、支撑架三滑块、支撑架三滑道、支撑架B、组合滑块、丝杠螺母、丝杠杆、丝杠支撑轴承、滑动导轨A、顶层平台翻转限位块、环形滑轨和环形滑块，顶层三自由度运动平台主要包括转轴A、顶层平台基座、转动撑杆、翻转架、回转盘、回转盘丝杠螺母、回转架、工作台、回转盘滑道、回转盘丝杠、回转盘滑块、转轴B和转轴C，移动底座的支撑架A与支撑架B固定连接形成支撑架组件，支撑架组件与移动底座之间由一对沿V方向的滑动导轨A与一对沿VI方向的滑动导轨B十字交错构成，其中滑动导轨A安装在移动底座机架上，滑动导轨B安装在支撑架B上；顶层三自由度运动平台的顶层平台基座与移动底座的支撑架C上的丝杠螺母连接。

【技术特征摘要】
1.六自由度调姿对接平台，主要包括移动底座、底层三自由度运动平台和顶层三自由度运动平台三大部分组成，其特征在于：移动底座由机架、滑道安装架、麦轮驱动电机、麦克纳母轮、支腿支撑架、支腿安装板、线性模组、足盘组成，底层三自由度运动平台主要包括滑A、滑块B、滑动导轨B、支撑架A、支撑架C、电动缸活动脚、电动缸、电动缸转轴、转轴机座、顶层平台基座丝杠驱动电机、支撑架三滑块、支撑架三滑道、支撑架B、组合滑块、丝杠螺母、丝杠杆、丝杠支撑轴承、滑动导轨A、顶层平台翻转限位块、环形滑轨和环形滑块，顶层三自由度运动平台主要包括转轴A、顶层平台基座、转动撑杆、翻转架、回转盘、回转盘丝杠螺母、回转架、工作台、回转盘滑道、回转盘丝杠、回转盘滑块、转轴B和转轴C，移动底座的支撑架A与支撑架B固定连接形成支撑架组件，支撑架组件与移动底座之间由一对沿V方向的滑动导轨A与一对沿VI方向的滑动导轨B十字交错构成，其中滑动导轨A安装在移动底座机架上，滑动导轨B安装在支撑架B上；顶层三自由度运动平台的顶层平台基座与移动底座的支撑架C上的丝杠螺母连接。2.根据权利要求1所述的六自由度调姿对接平台，其特征在于：机架为钢型材焊接而成的矩形框架，在机架上表面固定一组相互平行的滑道安装架，在机架上部对应设有四个麦轮驱动电机，各麦轮驱动电机的输出轴与对应的麦克纳母轮相连，在机架上部的四角分别固定连接支腿支撑架，支腿支撑架由两个截面呈倒L型的支撑杆组成，在支腿支撑架的上部设有支腿安装板，在支腿支撑架的内部固定线性模组，在线性模组的底部设有足盘。3.根据权利要求1所述的六自由度调姿对接平台，其特征在于：底层三自由度运动平台由三层矩形框架叠层而成，三层矩形框架由下至上分别为支撑架A、支撑架B、支撑架C，滑动导轨A与滑动导轨B之间由滑块A与滑块B构成的滑块组件构成，滑块B与支撑架A同层分布；支撑架组件通过上下分布的十字交错滑动导轨形成沿V、VI方向的移动，支撑架C通过环形滑轨与支撑架A连接，环形滑轨固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚建涛，李海利，赵川，肖润泽，陈新博，曹开彬，刘毅，赵春霖，许允斗，赵永生，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13