【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及空间机器人设计，具体是一种模块化设计的空间站舱内自由飞行机器人。
技术介绍
1、航天器作为人类太空探索的重要平台，其在投入使用后的在轨维护一直是各国航天机构研究的重要内容。目前针对不同太空任务设计的航天器在尺寸、质量、形状、携带设备和载荷等方面均不相同，因此面向这些航天器的在轨维护也通常需要针对性设计。此外，对于空间站、载人飞船等大型航天器，由于航天员在其内部活动，其内部环境的检修和维护更为重要。舱内自由飞行机器人是一种面向这类大型航天器内部环境设计的空间机器人，其特点是在航天器内部具有全驱动性，能自主到达航天器内部任意可通过点。舱内自由飞行机器人通常尺寸和质量较小，通过其携带的传感器和有效载荷执行任务。舱内自由飞行机器人主要通过视觉检查对航天器内部环境进行巡检，通过自由移动的能力可协助航天员拍摄和录像，从而取代手持式相机，解放航天员的双手，对航天器内部固定摄像机进行有效补充。
2、然而，目前国际空间站在轨服役的舱内自由飞行机器人，其功能仅局限于视觉检查和拍摄录制，为一体化结构形式，难以进行拆装维护和功能拓展，在发生故障或损坏时航天员难以进行现场维修，甚至只能直接报废，无法满足复杂多样的在轨任务需求，为长期可靠运行带来困难。
技术实现思路
1、为解决
技术介绍
存在的不足，本专利技术提供一种模块化设计的空间站舱内自由飞行机器人，它基于类似魔方构型的模块化设计，以核心模块为中心提供电源并进行驱动控制，在顶点位置交叉排布安装四个动力模块实现机器人的全驱动自由飞行，
2、为实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案：一种模块化设计的空间站舱内自由飞行机器人，所述机器人整体采用立方体构型，包括核心模块、主体支架、六个侧面模块以及八个顶点模块，所述核心模块设置在立方体构型中心位置用于其余模块的电源供应和驱动控制，所述主体支架罩设在核心模块外部并采用可拆卸连接的方式对其余模块进行搭载，所述八个顶点模块分别安装在立方体构型顶角位置，并分为四个动力模块和四个待拓展模块架，其中，所述四个动力模块的每相邻两个动力模块处于立方体构型所在平面的对角线两端排布，每个动力模块设置三个推进桨叶并分别位于立方体构型顶角位置的三个平面轴向上，所述四个待拓展模块架安装在除动力模块之外的立方体构型顶角位置，每个待拓展模块架采用一体成型并垂直排布的三条支臂形成顶角限位结构，所述六个侧面模块分别设置在立方体构型侧面中心位置，并分为视觉模块和五个预留拓展空间，所述视觉模块用于通过无线通信的方式进行实时画面传输和视频录制，所述五个预留拓展空间和四个待拓展模块架均用于附加的外部模块的搭载。
3、进一步的，所述核心模块包括外壳、机载电脑、控制器、电源转接板和电池，所述外壳为立方体中空框架用于罩设安装其余组件，所述电池通过电源转接板为机器人整体进行电源供应，机载电脑通过控制器驱动控制视觉模块、四个动力模块和所有附加的外部模块。
4、进一步的，所述主体支架包括核心框架和四组支架连接件，所述核心框架为立方体中空框架用于罩设安装核心模块，所述四组支架连接件分别固定设置在核心框架四个侧面上，每组支架连接件分为四个l型连接件并设置在核心框架对应侧面的四角位置。
5、进一步的，所述侧面模块和所述顶点模块均通过螺钉或卡接件与主体支架可拆卸连接。
6、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术基于模块化设计，采用类似魔方的构型，在中心位置布设核心模块作为机器人整体的电源和驱动控制系统，在顶点位置交叉排布安装四个动力模块，每个动力模块设置三个角度的推进桨叶，实现机器人的全驱动自由飞行，在侧面位置搭载视觉模块用于实时画面传输和视频录制，并在顶点和侧面分别布置待拓展模块架和预留拓展空间用于其它功能的拓展，尺寸小、质量轻、整体结构紧凑，布局更加合理，相比于目前一体化的结构形式，易于安拆更换组件进行维护，减轻航天员的维修操作负担，而且具有可拓展升级潜力的特点，有助于长期进行大型航天器在轨任务。
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1.一种模块化设计的空间站舱内自由飞行机器人，其特征在于：所述机器人整体采用立方体构型，包括核心模块(1)、主体支架(2)、六个侧面模块以及八个顶点模块，所述核心模块(1)设置在立方体构型中心位置用于其余模块的电源供应和驱动控制，所述主体支架(2)罩设在核心模块(1)外部并采用可拆卸连接的方式对其余模块进行搭载，所述八个顶点模块分别安装在立方体构型顶角位置，并分为四个动力模块(3-a)和四个待拓展模块架(3-b)，其中，所述四个动力模块(3-a)的每相邻两个动力模块(3-a)处于立方体构型所在平面的对角线两端排布，每个动力模块(3-a)设置三个推进桨叶并分别位于立方体构型顶角位置的三个平面轴向上，所述四个待拓展模块架(3-b)安装在除动力模块(3-a)之外的立方体构型顶角位置，每个待拓展模块架(3-b)采用一体成型并垂直排布的三条支臂形成顶角限位结构，所述六个侧面模块分别设置在立方体构型侧面中心位置，并分为视觉模块(4-a)和五个预留拓展空间(4-b)，所述视觉模块(4-a)用于通过无线通信的方式进行实时画面传输和视频录制，所述五个预留拓展空间(4-b)和四个待拓展模块架(3-b
2.根据权利要求1所述的一种模块化设计的空间站舱内自由飞行机器人，其特征在于：所述核心模块(1)包括外壳(1-1)、机载电脑(1-2)、控制器(1-3)、电源转接板(1-4)和电池(1-5)，所述外壳(1-1)为立方体中空框架用于罩设安装其余组件，所述电池(1-5)通过电源转接板(1-4)为机器人整体进行电源供应，机载电脑(1-2)通过控制器(1-3)驱动控制视觉模块(4-a)、四个动力模块(3-a)和所有附加的外部模块。
3.根据权利要求1所述的一种模块化设计的空间站舱内自由飞行机器人，其特征在于：所述主体支架(2)包括核心框架(2-1)和四组支架连接件(2-2)，所述核心框架(2-1)为立方体中空框架用于罩设安装核心模块(1)，所述四组支架连接件(2-2)分别固定设置在核心框架(2-1)四个侧面上，每组支架连接件(2-2)分为四个L型连接件并设置在核心框架(2-1)对应侧面的四角位置。
4.根据权利要求1所述的一种模块化设计的空间站舱内自由飞行机器人，其特征在于：所述侧面模块和所述顶点模块均通过螺钉或卡接件与主体支架(2)可拆卸连接。
...【技术特征摘要】
1.一种模块化设计的空间站舱内自由飞行机器人，其特征在于：所述机器人整体采用立方体构型，包括核心模块(1)、主体支架(2)、六个侧面模块以及八个顶点模块，所述核心模块(1)设置在立方体构型中心位置用于其余模块的电源供应和驱动控制，所述主体支架(2)罩设在核心模块(1)外部并采用可拆卸连接的方式对其余模块进行搭载，所述八个顶点模块分别安装在立方体构型顶角位置，并分为四个动力模块(3-a)和四个待拓展模块架(3-b)，其中，所述四个动力模块(3-a)的每相邻两个动力模块(3-a)处于立方体构型所在平面的对角线两端排布，每个动力模块(3-a)设置三个推进桨叶并分别位于立方体构型顶角位置的三个平面轴向上，所述四个待拓展模块架(3-b)安装在除动力模块(3-a)之外的立方体构型顶角位置，每个待拓展模块架(3-b)采用一体成型并垂直排布的三条支臂形成顶角限位结构，所述六个侧面模块分别设置在立方体构型侧面中心位置，并分为视觉模块(4-a)和五个预留拓展空间(4-b)，所述视觉模块(4-a)用于通过无线通信的方式进行实时画面传输和视频录制，所述五个预留拓展空间(4-b)和四个待拓展模块架(3-b)均用于附加的...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹宝石，孙浩然，刘阳，姬一明，王证普，谢宗武，孙奎，孙永军，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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