[發明專利]具有高精度位姿保持功能的空間機械臂吊裝轉移裝置

有效

• 申請號: 201510427679.7
• 申請日: 2015-07-20
• 公開（公告）號: CN106365041B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 代海林;高峰;張成立;劉浩淼;金儼;孫鵬飛;陳明;常冬林;劉孟周
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: B66C13/00
• 分類號: B66C13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于大型空間柔性多體機構產品工裝技術領域，應用于特別是空間機器人系統總裝階段的精密裝調空間機械臂吊裝轉移裝置。

背景技術

空間機械臂系統作為我國空間站工程的重要分系統，用于保障空間站在軌壽命期間內安全、可靠運營，空間站組裝建造、運營管理、維護維修、輔助航天員出艙活動、支持大規模空間應用等任務，是保證我國空間站工程必不可少的空間大型機構之一，也是空間站建設和維護的關鍵裝備。空間機械臂具有多自由度、多軸系、精密裝調等特點，是典型的空間柔性多體系統。在空間站工程系統集成階段需實現空間機械臂系統的低應力精密裝調，實現系統低應力、低附加力矩、高精度裝調與驗證屬國內首次，存在諸多技術瓶頸，諸如：

(1)機械臂吊裝、轉移裝艙過程的位姿保持與多壓緊點聯調技術；

(2)重力補償條件下柔性多體系統低應力精密裝調工藝技術；

(3)柔性多體系統精密裝調力矩補償、優化與監測技術；

(4)柔性多體系統精密裝調工藝驗證技術與評價準則。

由于機械臂各關節在壓緊狀態下，機械臂外形尺寸較大，重量較大且分布不均勻，各關節間裝配累積誤差相對較大，整體剛性較差，各關節間在吊裝過程中的變形不能超過技術指標要求，機械臂在吊裝和停放狀態時的姿態保持，需要姿態保持裝置必須與機械臂各大部件實現剛性連接，且具有足夠的強度和剛度。

機械臂吊裝時，為了將吊點設置在姿態保持裝置上，需要用可調節長度的吊帶(花籃螺絲)吊裝機械臂與姿態保持裝置組合體，實現機械臂與保持裝置組合體的重心位置調節。另外，在機械臂與模擬墻分離后、安裝在核心艙小柱段艙壁前，需要臨時停放在工作現場，為避免機械臂與模擬墻的重復對接，將機械臂通過姿態保持裝置臨時停放在支撐機構上固定，此支撐機構在機械臂吊裝時不安裝，在機械臂臨時停放時安裝。

因此，需要設計出具有高剛性、高精度、強度大的空間機械臂吊裝轉移位姿保持裝置，確保機械臂系統順利完成總裝階段的精密裝調工作。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于空間機械臂高精度位姿保持功能的空間機械臂吊裝轉運裝置(型架)，旨在適應空間站工程空間機械臂系統的低應力精密裝調工況。該裝置突破了傳統上采用天車起吊，手動進行孔位對正的操作模式，首次采用大型高剛性的型架與轉接支架組成的集成裝置，能夠適應空間機械臂具有多自由度、多軸系、大重量、高柔性、高精度的裝調要求，能夠實現系統集成測試階段對數十個壓緊面的精密裝配，保證機械臂關節與關節之間、關節與末端執行器之間低應力、低附加力矩。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種具有高精度位姿保持功能的空間機械臂吊裝轉移裝置，包括主框架和轉接支架，主框架包括依次機械固定連接或一體連接的三段即大端框架、中間框架、小端框架，三段彼此之間采用螺接結構連接，大端框架由上下兩個平行設置的梯子結構件構成，兩個梯子結構體的若干橫桿形成的直角位置處對應設置有支撐隔開兩個梯子結構體的若干立柱，兩個梯子結構體的兩端分別形成從上部梯子結構件向下部梯子結構件傾斜延伸的三角形框架，三角形框架底面與下部梯子結構件的平面共面，兩個梯子結構體的一側上設置有從下部梯子結構件的平面向側方延伸的長方框架臺，在另一相對側面上連接中間框架，中間框架為雙層桁架式焊接結構，通過懸臂方式設置，中間框架的懸臂一端連接設置小端框架，小端框架包括與中間框架側面連接的側向框架以及垂直于側向框架并與其一體連接且與中間框架的下層共面的底部框架，其中，大端框架的底部設置有對其支撐的機械臂末端執行器轉接支架，轉接支架包括中間空心的頂板和支撐頂板的支腿，支腿為鋁管結構、頂板為鋁板、支腿之間設置若干加強橫桿，加強橫桿與支腿形成的直角處還可以設置傾斜的加強桿。

其中，轉接支架整體為焊接結構。

其中，中間框架的雙層桁架上，每層的桁架中間設置有傾斜的加強桿。

其中，大端框架的長方框架臺與梯子結構體的側面之間的每個連接位置均設置傾斜的加強板。

其中，小端框架的側向框架與底部框架之間的連接位置處設置有加強板。

其中，大端框架、中間框架與小端框架的對接面安裝平面度小于0.4mm。

其中，大端框架和小端框架的底部分別由若干并行排列的關節轉接支架進行支撐。

與現有技術相比，本發明的空間機械臂吊裝轉移裝置中的主框架結構，采用雙層桁架式焊接結構，具有剛度高、強度大等特點，能有效地傳遞載荷，減少應力集中。

附圖說明