用于微纳模块卫星自主拼接的多功能对接机构制造技术

本发明专利技术提供了一种用于微纳模块卫星自主拼接的多功能对接机构，包括被测面、动平台和静平台，其中，动平台和静平台之间通过若干直流电动推杆机构连接，动平台和被测面之间通过若干磁吸及定位机构连接；所述磁吸及定位机构包括位于被测面上的定位槽、电磁锁定装置和电磁接口以及位于动平台上的定位销、电磁锁定装置和导向槽。本发明专利技术在大型多模块组合体航天器的拼接变构的场景下，实现了模块之间的柔顺对接，电磁锁定装置提供了300N的锁定力，满足了小型航天器模块的连接需求，并且六自由度并联平台在实现碰撞缓冲的同时，也可以实现模块之间相对位姿的调节，精度可达

【技术实现步骤摘要】
用于微纳模块卫星自主拼接的多功能对接机构


[0001]本专利技术涉及航天模块对接
，具体是一种用于微纳模块卫星自主拼接的多功能对接机构。

技术介绍

[0002]随着空间技术的发展和应用，卫星在轨执行的科学任务也更加复杂，这势必导致卫星体积的增加以及结构上的复杂化。另一方面，由于卫星是由包括载荷系统在内的众多子系统构成的，各个系统紧密联系、相互协作，其中任何一个子系统出现问题都将影响卫星在轨任务的执行，最终使整颗卫星报废，造成了正常工作的部件的浪费，并产生越来越多的太空垃圾。因此，传统的大型卫星技术已经不能适应当今卫星的在轨任务需求。在此背景下，微纳模块卫星技术被视为可以适应新时期在轨任务需求的低成本，高可行性方法。
[0003]与传统的卫星不同，模块化微纳卫星技术根据任务需求将卫星拆分成多个模块，通过接口相互拼接成整星，可以通过更换故障模块对微纳模块卫星进行维修，防止有效部件的浪费，降低任务成本。另一方面，可以将每一个单独的卫星作为一个模块，通过对接接口拼接成难以被火箭运载的大型的在轨任务执行机构，例如大口径的太空望远镜镜面。这就大大降低了任务难度。
[0004]大型多组合体航天器指的是由小型的模块航天器在轨组装，自主拼接而成的航天器，其在轨组装过程中的集群自主对接是主要的技术难点，小型的模块航天器具有体积小，质量轻的特点，因此传统的复杂大型对接机构并不适用于小型模块化航天器，而小型航天器对接过程并未因为体积质量的降低而简化，依然需要捕获、缓冲、锁定、分离等环节，因此小型航天器对接技术极为复杂。此外，对于有变构需求的大型组合体航天器，若由模块航天器拼接的话，整体构型的调节也与各个模块之间的对接机构位姿相关，这要求模块对接后，锁定机构既要保持良好的刚度，又要具有一定的位姿调节能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决现有技术的问题，提供了一种导向瓣捕捉、电磁锁定、六自由度并联平台相结合的用于微纳模块卫星自主拼接的多功能对接机构，在大型多模块组合体航天器的拼接变构的场景下，实现了模块之间的柔顺对接，电磁锁定装置提供了300N的锁定力，满足了小型航天器的连接需求，并且六自由度并联平台在实现碰撞缓冲的同时，也可以实现模块之间相对位姿的调节，精度可达
±
0.02mm和
±
0.002
°
。
[0006]本专利技术提供了一种用于微纳模块卫星自主拼接的多功能对接机构，包括被测面、动平台和静平台，其中，动平台上安装有激光姿态传感器，动平台和静平台之间通过若干直流电动推杆机构连接，动平台和被测面之间通过若干磁吸及定位机构连接；所述磁吸及定位机构包括位于被测面上的定位槽、电磁锁定装置和电磁接口以及位于动平台上的定位销、电磁锁定装置和导向槽，两个锁定装置配合连接，定位槽和定位销配合连接，电磁接口和导向槽配合连接。
[0007]进一步改进，所述的电磁锁紧机构为三套失电型电磁铁，单个磁吸装置产生150N吸力。
[0008]进一步改进，所述的电磁接口为分体式三导向瓣结构。比起传统电磁对接柱状接口，该设计含具有导向功能的接口结构，允许对接时端口一定的冗余度，即允许对接接口在一定的轴向偏差下完成对接，降低了对于对接时的姿态精度要求，在对接完成后，对接接口能够允许对接接口进行一定的角度调节，从而实现微纳模块整体构型的变化，适应多样化的任务需求。
[0009]进一步改进，所述的直流电动推杆机构包括若干电推杆，电推杆两端分别通过高精度虎克铰与动平台和静平台连接，每个电推杆上均装有直流电机、位移传感器和力传感器，直流电机驱动电推杆伸缩调节伸长量。
[0010]进一步改进，所述的位移传感器为直线位移传感器，安装在伺服电机中，采用滑动变阻器原理对电推杆位移和长度进行直接测量，分辨率大于0.01mm，重复精度大于0.01mm，最大运行速度10m/s，位移传感器量程为0~16mm，全范围精度0.02mm，频率响应100Hz。
[0011]进一步改进，所述的力传感器量程
±
100N，全范围精度1N，频率响应100Hz。
[0012]本专利技术有益效果在于：1、采用了分体式三导向瓣结构，比起传统电磁对接柱状接口，该设计含具有导向功能的接口结构，允许对接时端口一定的冗余度，即允许对接接口在一定的轴向偏差下完成对接，降低了对于对接时的姿态精度要求，在对接完成后，对接接口能够允许对接接口进行一定的角度调节，从而实现微纳模块整体构型的变化，适应多样化的任务需求。
[0013]2、相比于传统电磁对接接口单一的对接功能，该机构采用了直流电动推杆装置，能够实现任意角度的锁紧和解锁，有效提高了对接机构的灵活性和可靠性。
[0014]3、电磁锁定装置提供了300N的锁定力，满足了小型航天器的连接需求，并且六自由度并联平台在实现碰撞缓冲的同时，也可以实现模块之间相对位姿的调节，精度可达
±
0.02mm和
±
0.002
°
。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0016]图1是本专利技术的构造示意图；图2是本专利技术中用于微纳模块卫星自主拼接的对接平台；图3是本专利技术的具有主动缓冲功能和调姿功能的六自由度并联机构三维模型图；图4是本专利技术中虎克铰示意图；图5是本专利技术中对顶轴承设计图；图6是本专利技术中基于多激光传感器的相对姿态测量装置设计图。
[0017]图中：被测面1、动平台2、静平台3、激光姿态传感器4、定位槽5、电磁接口6、定位销7、电磁锁定装置8、导向槽9、测量基准面10、直流电机11、高精度虎克铰12、对顶式角接触球轴承13、传感器支架14。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]本专利技术设计的一种用于微纳模块卫星拼接的多功能对接机构，其三维效果图如图1和图2所示，本专利技术使用永磁体的电磁机构产生对接锁定时所需要的电磁力，通过对接接口实现微纳模块卫星的自主拼接，对接完成后通过电动推杆的伸缩可以允许接口进行角度的调节，并通过阻抗控制算法实现弱碰撞对接时的缓冲控制。
[0020]本专利技术的具体构造包括：1、用于微纳模块卫星自主拼接的对接平台，具体结构为：所述对接动平台主要包括被测面1、动平台2和静平台3，其中，动平台上安装有激光姿态传感器4，动平台和静平台之间通过若干直流电动推杆机构连接，动平台和被测面之间通过若干磁吸及定位机构连接，动平台2与被测面1接触的面为测量基准面10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于微纳模块卫星自主拼接的多功能对接机构，其特征在于：包括被测面、动平台和静平台，其中，动平台上安装有激光传感器，动平台和静平台之间通过若干直流电动推杆机构连接，动平台和被测面之间通过若干磁吸及定位机构连接；所述磁吸及定位机构包括位于被测面上的定位槽、电磁锁定装置和电磁接口以及位于动平台上的定位销、电磁锁定装置和导向槽，两个锁定装置配合连接，定位槽和定位销配合连接，电磁接口和导向槽配合连接。2.根据权利要求1所述的用于微纳模块卫星自主拼接的多功能对接机构，其特征在于：所述的电磁锁紧机构为三套失电型电磁铁，单个磁吸装置产生150N吸力。3.根据权利要求1或2所述的用于微纳模块卫星自主拼接的多功能对接机构，其特征在于：所述的电磁接口为分体式三导向瓣结构。4.根据权利要求1所述的用于微纳模块卫星自主拼接的多...

【专利技术属性】
技术研发人员：康国华，陶新勇，武俊峰，周佳艺，华寅淼，杨正昊，付瑶，胡苗苗，袁馨雨，尹一蓁，许传晓，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：