[發明專利]一種適用于空間操作的模塊化可快換維修集成平臺

有效

• 申請號: 202110204504.5
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN113001558B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 張崇峰;陳萌;甘克力;王華;徐清華;王蔡健;劉殿富;侯月陽;徐燾
• 申請（專利權）人: 上海宇航系統工程研究所
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B64G4/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 臧春喜

本發明公開了一種適用于空間操作的模塊化可快換維修集成平臺，包括：左/右機械臂、中央控制器、工具箱、工具包本體、電池組、本體控制器、供配電控制器、安裝底座和工具包本體背板；左機械臂和右機械臂分別安裝在工具包本體的左右兩側；本體控制器和供配電控制器分別安裝在中央控制器的左右兩側，電池組安裝在中央控制器的下方；由中央控制器、電池組本體控制器和供配電控制器形成的組合體，從前方插裝在工具包本體內，并通過工具包本體背板封裝；工具箱從后方插裝在工具包本體內；安裝底座安裝在工具箱下方。本發明可用于完成靈巧精細操作任務，旨在解決狹小空間約束下儀器設備與科學載荷在軌更換的局部位置不可達、不可視和操作難等問題。

技術領域

本發明屬于航天機電技術領域，尤其涉及一種適用于空間操作的模塊化可快換維修集成平臺。

背景技術

某類型空間飛行器太陽翼采用M系列不脫出螺釘緊固及J599系列電連接器與本體連接，緊固裝置及電連接器與本體之間的距離很小(最近處不超過4mm)。在拆卸和轉移太陽翼到新位置并進行安裝的過程中，需要實現對電連接器和不脫出螺釘的順序旋松與擰緊。而狹小空間約束條件下艙外設備的在軌更換是一大技術難題。

拆卸和安裝太陽翼的空間結構不利于航天員舒適定位和操作中用力，若由兩名航天員手持工具協同完成該任務，需要3-4次出艙、以及6-8小時的艙外作業時間；但若由含雙機械臂的模塊化可快換維修集成平臺配合航天員完成此任務，僅需1次出艙活動、3小時的艙外作業時間，充分結合了航天員的靈活決策優勢和維修平臺的精準定位及重復操作能力，將極大降低航天員艙外活動的強度和風險，提高在軌服務的智能化水平和執行效率。此外，飛行器內部鋰離子電池、冷凝干燥組件、循環風機的更換，以及外部監控相機、ORU模塊的更換、暴露試驗平臺載荷模塊的更換等，均需要采用維修集成平臺實現對大量不脫出螺釘和電連接器的拆卸。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種適用于空間操作的模塊化可快換維修集成平臺，用于完成靈巧精細操作任務，旨在解決狹小空間約束下儀器設備與科學載荷在軌更換的局部位置不可達、不可視和操作難等問題。

為了解決上述技術問題，本發明公開了一種適用于空間操作的模塊化可快換維修集成平臺，包括：左機械臂、右機械臂、中央控制器、工具箱、工具包本體、電池組、本體控制器、供配電控制器、安裝底座和工具包本體背板；

左機械臂和右機械臂分別安裝在工具包本體的左右兩側；其中，左機械臂和右機械臂的末端可從工具箱中選取不同類型的末端工具進行在軌自主更換；

本體控制器和供配電控制器分別安裝在中央控制器的左右兩側，電池組安裝在中央控制器的下方；由中央控制器、電池組本體控制器和供配電控制器形成的組合體，從前方插裝在工具包本體內，并通過工具包本體背板封裝；

工具箱從后方插裝在工具包本體內；其中，工具箱，用于存儲各種不同類型的末端工具，并協同左機械臂和/或右機械臂自主實現不同類型的末端工具的快速更換；

安裝底座安裝在工具箱下方。

在上述適用于空間操作的模塊化可快換維修集成平臺中，左機械臂和右機械臂的結構相同，均包括：肩部旋轉關節Ⅰ、肩部旋轉關節Ⅱ、肩部旋轉關節Ⅲ、肘部旋轉關節、腕部旋轉關節Ⅰ、腕部旋轉關節Ⅱ、腕部旋轉關節Ⅲ和六維力/力矩傳感器；其中，肩部旋轉關節Ⅰ、肩部旋轉關節Ⅱ、肩部旋轉關節Ⅲ、肘部旋轉關節、腕部旋轉關節Ⅰ、腕部旋轉關節Ⅱ、腕部旋轉關節Ⅲ和六維力/力矩傳感器依次級聯，形成具有七個自由度的機械臂。

在上述適用于空間操作的模塊化可快換維修集成平臺中，中央控制器，用于通過艙外WIFI接收艙內終端的控制指令，分別對左機械臂和右機械臂進行運動控制，并將關節控制指令通過CAN總線發送到左機械臂和右機械臂各個關節的驅動器，通過CAN總線接收左機械臂和右機械臂各個關節的驅動器返回的電機狀態、溫度和力傳感數據。