一种基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法技术

本发明专利技术公开了一种基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法，包括：控制轨道转移航天器进入在建航天器轨道，并投放空间存储平台；按照需求控制各智能模块自主聚合，分别构建得到核心舱、聚合体姿轨控机器人、聚合体桁架操控机器人和聚合体自由飞监测机器人；通过聚合体姿轨控机器人、聚合体桁架操控机器人和聚合体自由飞监测机器人完成桁架模块的在轨组装，得到桁架结构；将核心舱与桁架结构进行在轨组装。本发明专利技术解决了大型桁架结构航天器在轨组装过程中的复杂性、多样性任务、意外事件的突发性和不确定性等难题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法
本专利技术属于航天器在轨组装
，尤其涉及一种基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法。
技术介绍
随着科技发展和人类社会进步，对大型桁架结构航天器(空间太阳能电站、轨道维修补给站等)需求日益迫切，它们都需要大型桁架结构，由于运载能力限制的问题，需要多次发射、在轨组装来实现大型结构航天器的在轨构建。可见，如何实现大型结构航天器的在轨构建是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法，旨在解决大型桁架结构航天器在轨组装过程中的复杂性、多样性任务、意外事件的突发性和不确定性等难题。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法，包括：控制轨道转移航天器进入在建航天器轨道，并投放空间存储平台；其中，空间存储平台存放有：桁架模块、智能模块Ⅰ、智能模块Ⅱ、智能模块Ⅲ、智能模块Ⅳ；控制智能模块Ⅰ在空间智能自主聚合，构建核心舱；控制智能模块Ⅱ、智能模块Ⅲ、智能模块Ⅳ分别在空间智能自主聚合，构建得到聚合体姿轨控机器人、聚合体桁架操控机器人和聚合体自由飞监测机器人；通过聚合体姿轨控机器人抓取桁架模块，并将桁架模块搬运至预设位置，进行初步交会对接；通过聚合体自由飞监测机器人对桁架模块的位置进行实时监测；当桁架模块被搬运至预设组装位置时，根据聚合体自由飞监测机器人的实时监测结果，通过聚合体桁架操控机器人对搬运至预设位置的桁架模块进行精细化调整，完成所述搬运至预设位置的桁架模块的精准交会对接，得到航天器的桁架结构；将核心舱与桁架结构进行在轨组装。在上述基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法中，智能模块Ⅰ，包括：同构智能模块Ⅰ和异构智能模块Ⅰ；智能模块Ⅱ，包括：同构智能模块Ⅱ和异构智能模块Ⅱ；智能模块Ⅲ，包括：同构智能模块Ⅲ和异构智能模块Ⅲ；智能模块Ⅳ，包括：同构智能模块Ⅳ和异构智能模块Ⅳ；同构智能模块Ⅰ、同构智能模块Ⅱ、同构智能模块Ⅲ和同构智能模块Ⅳ的结构相同；异构智能模块Ⅰ、异构智能模块Ⅱ、异构智能模块Ⅲ和异构智能模块Ⅳ分别与核心舱、聚合体姿轨控机器人、聚合体桁架操控机器人和聚合体自由飞监测机器人的扩展功能相匹配；智能模块Ⅰ、智能模块Ⅱ、智能模块Ⅲ和智能模块Ⅳ均为多个。在上述基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法中，还包括：在星表布设推力组件、中间锁定机构、微带天线、两边锁定机构、接口公头、接口母头、双面视觉相机和星敏，在星内布设陀螺仪、通讯收发装置、配电器、动量轮、综合电子和蓄电池，得到同构智能模块，即，同构智能模块Ⅰ、同构智能模块Ⅱ、同构智能模块Ⅲ和同构智能模块Ⅳ。在上述基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法中，通过聚合体姿轨控机器人抓取桁架模块，并将桁架模块搬运至预设位置，进行初步交会对接，包括：将多个聚合体姿轨控机器人分为N组，得到N组聚合体姿轨控机器人组；控制N组聚合体姿轨控机器人组并行工作，从空间存储平台捕获桁架模块，将捕获的桁架模块搬运至预设位置，进行初步交会对接，形成桁架结构段的分组。在上述基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法中，通过聚合体桁架操控机器人对搬运至预设位置的桁架模块进行精细化调整，完成所述搬运至预设位置的桁架模块的精准交会对接，得到航天器的桁架结构；将多个聚合体桁架操控机器人分为N组，得到N组聚合体桁架操控机器人组；控制N组聚合体桁架操控机器人组并行工作，对经初步交会对接后形成的各组桁架结构段进行精细化调整，得到精细化调整后的N组桁架结构段；N组聚合体姿轨控机器人组与N组聚合体桁架操控机器人组协调作用，对所述精细化调整后的N组桁架结构段进行精准交会对接，得到航天器的桁架结构。在上述基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法中，控制智能模块Ⅰ在空间智能自主聚合，构建核心舱，包括：控制智能模块Ⅰ在空间按照预设结构进行对接组装，得到核心舱框架；将燃料姿轨控发动机增强模块Ⅰ和对地通信天线增强模块分别通过多个同构智能模块Ⅰ与所述核心舱框架连接，构建得到核心舱；其中，燃料姿轨控发动机增强模块Ⅰ位于核心舱框架的内部中心位置，对地通信天线增强模块位于核心舱框架的底部。在上述基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法中，控制智能模块Ⅱ在空间智能自主聚合，构建得到聚合体姿轨控机器人，包括：控制智能模块Ⅱ在空间按照预设结构进行对接组装，得到聚合体姿轨控机器人框架；将大机械臂和形态支撑结构框架分别通过多个智能模块Ⅱ与聚合体姿轨控机器人框架连接；其中，大机械臂为多个、布设在聚合体姿轨控机器人框架的外围，形态支撑结构框架布设在聚合体姿轨控机器人框架的内侧；将姿轨控机器人燃料加强储箱安装在形态支撑结构框架上，得到聚合体姿轨控机器人；其中，姿轨控发动机增强模块Ⅱ在地面已经安装在姿轨控机器人燃料加强储箱上。在上述基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法中，控制智能模块Ⅲ在空间智能自主聚合，构建得到聚合体桁架操控机器人，包括：控制智能模块Ⅲ在空间按照预设结构进行对接组装，得到聚合体桁架操控机器人框架；将灵巧精细化操作机械臂、小爬行机械臂和电源增强模块分别通过多个智能模块Ⅲ与聚合体桁架操控机器人框架连接，构建得到聚合体桁架操控机器人；其中，灵巧精细化操作机械臂和小爬行机械臂均布设在聚合体桁架操控机器人框架的外围。在上述基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法中，控制智能模块Ⅳ在空间智能自主聚合，构建得到聚合体自由飞监测机器人，包括：控制智能模块Ⅳ在空间按照预设结构进行对接组装，得到聚合体自由飞监测机器人框架；将监测模块和燃料姿轨控发动机增强模块Ⅳ分别通过多个智能模块Ⅳ与聚合体自由飞监测机器人框架连接，构建得到聚合体自由飞监测机器人。在上述基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法中，还包括：通过聚合体姿轨控机器人将燃料储舱、太阳翼、物资储备舱和交会对接舱搬运至预设位置，并与桁架结构连接固定，构建得到航天器；在构建得到航天器之后，控制聚合体姿轨控机器人、聚合体桁架操控机器人和聚合体自由飞监测机器人裂解变构，形成空间维修、维护和防御群，依附在航天器上随时待命。本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术公开了一种基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法，多智能模块按需进行自聚合、分布式协同、智能决策执行，具有高智能的在轨制造与装配能力，可以完成各种复杂任务。(2)本专利技术公开了一种基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法，各部组件可进行拆解、替换，有助于克服以往航天专用微系统常常遭遇的“开发完成即已落后、产品推出即面淘汰”尴尬局面，能够进行在轨保养，陀螺、动量轮等易损部件能够根据使用年限进行替换，降低了航天级元器件的要求，使货架产品能够应用于航天器，降低航天器研制成本，加速新产品开发。发生空间撞击后可自修复。当聚合体机器人的一部分出现故障或损坏时，可以使用具有相同功能的模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法，其特征在于，包括：/n控制轨道转移航天器进入在建航天器轨道，并投放空间存储平台；其中，空间存储平台存放有：桁架模块、智能模块Ⅰ、智能模块Ⅱ、智能模块Ⅲ、智能模块Ⅳ；/n控制智能模块Ⅰ在空间智能自主聚合，构建核心舱(1)；/n控制智能模块Ⅱ、智能模块Ⅲ、智能模块Ⅳ分别在空间智能自主聚合，构建得到聚合体姿轨控机器人(7)、聚合体桁架操控机器人(8)和聚合体自由飞监测机器人(9)；/n通过聚合体姿轨控机器人(7)抓取桁架模块(4)，并将桁架模块(4)搬运至预设位置，进行初步交会对接；/n通过聚合体自由飞监测机器人(9)对桁架模块的位置进行实时监测；/n当桁架模块被搬运至预设组装位置时，根据聚合体自由飞监测机器人(9)的实时监测结果，通过聚合体桁架操控机器人(8)对搬运至预设位置的桁架模块(4)进行精细化调整，完成所述搬运至预设位置的桁架模块(4)的精准交会对接，得到航天器的桁架结构；/n将核心舱(1)与桁架结构进行在轨组装。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法，其特征在于，包括：
控制轨道转移航天器进入在建航天器轨道，并投放空间存储平台；其中，空间存储平台存放有：桁架模块、智能模块Ⅰ、智能模块Ⅱ、智能模块Ⅲ、智能模块Ⅳ；
控制智能模块Ⅰ在空间智能自主聚合，构建核心舱(1)；
控制智能模块Ⅱ、智能模块Ⅲ、智能模块Ⅳ分别在空间智能自主聚合，构建得到聚合体姿轨控机器人(7)、聚合体桁架操控机器人(8)和聚合体自由飞监测机器人(9)；
通过聚合体姿轨控机器人(7)抓取桁架模块(4)，并将桁架模块(4)搬运至预设位置，进行初步交会对接；
通过聚合体自由飞监测机器人(9)对桁架模块的位置进行实时监测；
当桁架模块被搬运至预设组装位置时，根据聚合体自由飞监测机器人(9)的实时监测结果，通过聚合体桁架操控机器人(8)对搬运至预设位置的桁架模块(4)进行精细化调整，完成所述搬运至预设位置的桁架模块(4)的精准交会对接，得到航天器的桁架结构；
将核心舱(1)与桁架结构进行在轨组装。


2.根据权利要求1所述的基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法，其特征在于，智能模块Ⅰ，包括：同构智能模块Ⅰ和异构智能模块Ⅰ；智能模块Ⅱ，包括：同构智能模块Ⅱ和异构智能模块Ⅱ；智能模块Ⅲ，包括：同构智能模块Ⅲ和异构智能模块Ⅲ；智能模块Ⅳ，包括：同构智能模块Ⅳ和异构智能模块Ⅳ；
同构智能模块Ⅰ、同构智能模块Ⅱ、同构智能模块Ⅲ和同构智能模块Ⅳ的结构相同；异构智能模块Ⅰ、异构智能模块Ⅱ、异构智能模块Ⅲ和异构智能模块Ⅳ分别与核心舱(1)、聚合体姿轨控机器人(7)、聚合体桁架操控机器人(8)和聚合体自由飞监测机器人(9)的扩展功能相匹配；
智能模块Ⅰ、智能模块Ⅱ、智能模块Ⅲ和智能模块Ⅳ均为多个。


3.根据权利要求1所述的基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法，其特征在于，还包括：在星表布设推力组件(23)、中间锁定机构(24)、微带天线(25)、两边锁定机构(26)、接口公头(27)、接口母头(28)、双面视觉相机(29)和星敏(30)，在星内布设陀螺仪(31)、通讯收发装置(32)、配电器(33)、动量轮(34)、综合电子(35)和蓄电池(36)，得到同构智能模块，即，同构智能模块Ⅰ、同构智能模块Ⅱ、同构智能模块Ⅲ和同构智能模块Ⅳ。


4.根据权利要求1所述的基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法，其特征在于，通过聚合体姿轨控机器人(7)抓取桁架模块(4)，并将桁架模块搬运至预设位置，进行初步交会对接，包括：
将多个聚合体姿轨控机器人(7)分为N组，得到N组聚合体姿轨控机器人组；
控制N组聚合体姿轨控机器人组并行工作，从空间存储平台捕获桁架模块(4)，将捕获的桁架模块(4)搬运至预设位置，进行初步交会对接，形成桁架结构段的分组。


5.根据权利要求4所述的基于聚合体机器人的航天器在轨组装方法，其特征在于，通过聚合体桁架操控机器人(8)对搬运至预设位置的桁架模块(4)进行精细化调整，完成所述搬运至预设位置的桁架模块(4)的精准交会对接，得到航天器的桁架结构；
将多个聚合体桁架操控机器人(8)分为N组，得到N组聚合体桁架操控机器人组；
控制N组聚合体桁架操控...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋琦，陈新龙，刘俊良，陈大可，朱孟萍，陈维春，张翔翼，任雅静，解正友，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11