【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于衛星對接設備，具體涉及一種基于移動平臺的六自由度對接設備。
技術介紹
1、空間對接機構是在軌航天器對接的關鍵裝備，其對接機構構型的合理性是對接領域的核心部分，也是實現太空對接任務順利完成的重要保證。為了提高對接機構的可靠性，確保方案設計的合理性，對接機構往往需要結合對應的地面六自由度仿真試驗臺來模擬太空環境進行樣機實測分析，確保其具有良好的性能；由于對接機構非常復雜，其構型設計在不能依靠數學模型來完全解決，而且其對接過程很多時候都受到復雜實際環境的影響，只能通過物理或半物理仿真模擬來完成對接機構地面子系統的測試、檢驗和驗收，該方法是目前國際上一種普遍的做法。半物理方式仿真研究具有快速調整初始條件、軌道參數以及多環境快速模擬的優點，可以綜合考慮多種因素，對各子系統運行情況進行模擬測試，以保障對接過程的安全可靠性。
2、精密空間垂直對接系統，通過上艙懸停支撐調節系統對到達臨對接位置的上艙進行懸停固定，采用對接精度測量與監測系統進行兩艙對接面實施非接觸式精度測量與精度調節指導，通過下艙逆向對接調姿轉運系統調節下艙位置精度以滿足對接面精度要求，實行微沖擊逆向對接實現下艙與上艙的精密對接，并采用對接可視化保障系統、操作可達性保障系統來實現對接過程操作可實現性,將對接風險降至最低，實現大型復雜航天器高效、精密、穩定對接。該系統操作容易、實現流程簡單，有效控制大型航天器對接風險，提高裝配效率，通用性強，可適用于各種艙段式航天器結構對接，對提高航天器裝配精度質量起到重要作用。
3、現有技術是對接設備用于組合
技術實現思路
1、本專利技術的目的是解決上述問題，提供一種精度高、多自由度、并且可以應用在衛星地面對接試驗，基于移動平臺的六自由度對接設備。
2、為解決上述技術問題，本專利技術的技術方案是：一種基于移動平臺的六自由度對接設備，包括車體結構，車體結構上安裝有輔助支撐系統、行走驅動系統、六自由度系統、z向旋轉系統和電氣控制系統，所述車體結構包括車架，車架的兩邊設有裙板，輔助支撐系統位于車架的底部起到輔助支撐的作用；所述行走驅動系統位于車架的四角，實現車架行走的功能；所述六自由度系統位于z向旋轉系統上，z向旋轉系統位于車架的中間控制六自由度系統轉動；所述電氣控制系統分別與輔助支撐系統、行走驅動系統、六自由度系統、z向旋轉系統中的電氣設備相連，進而控制相應運動。
3、優選地，所述輔助支撐系統包括輔助支撐腿，輔助支撐腿為電動支撐腿，通過直流電源供電，安裝在車架上，采用側面腳墊方式安裝；輔助支撐腿采用梯形絲杠傳動具有自鎖功能，輔助支撐腿具備手搖功能，采用棘輪扳手手動經蝸輪蝸桿減速增力后，驅動梯形絲杠轉動，再把絲杠的回轉運動轉換成與螺母固定的支腿上下直線位移，實現對車體支撐調平。
4、優選地，所述行走驅動系統包括麥克納姆輪，分別安裝在車架四角，麥克納姆輪采用8×8獨立驅動形式，可實現多功能逆向對接設備的前后直行、橫行、斜行、零回轉半徑原地旋轉以及微動等四種功能，并具備5°的低角度爬坡及下坡能力。
5、優選地，所述六自由度系統包括固定臺架、伺服電動缸和過渡環，伺服電動缸的上端設有上支座組件，伺服電動缸通過上支座組件與過渡環相連，伺服電動缸的下端設有下支座組件，伺服電動缸通過下支座組件與固定臺架相連，既保證了強度，也保證了整體的剛性，固定臺架與z向旋轉系統相連。
6、優選地，所述過渡環上設有六自由度平臺，過渡環和六自由度平臺之間設置壓力監測傳感器模塊，壓力監測傳感器模塊分為壓力監測組和徑向承力組，壓力監測組和徑向承力組均為三組；所述壓力檢測組的作用是監測過渡環傳遞過來的正向壓力，所述徑向承力組作用是承擔六自由度平臺滾轉翻轉過程中的徑向力，減小壓力傳感器傳力螺栓徑向力承載，確保壓力傳感器監測正向壓力不受徑向力影響其精度，并提高產品翻轉滾裝過程中的安全性。
7、優選地，所述六自由度平臺由計算機實時監測系統的工作狀態，六自由度平臺工作狀態參數包括3個位移量x、y、z和3個轉角α、β、γ，并依據參考指令通過通訊接口輸入至控制器，控制器經過運算生成6個電動缸的控制信號，電動缸帶動平臺運動，電機編碼器實時監測活塞桿的實際伸長量并反饋至控制器，構成6個位置的閉環回路，確定平臺空間坐標，其功能是能夠精確地執行給定運動指令，按照編程命令精確實現訓練臺的偏航、俯仰、滾轉等動作。
8、優選地，所述z向旋轉系統包括伺服電機、電機減速器和蝸輪蝸桿回轉減速機，所述伺服電機通過電機減速器后與蝸輪蝸桿回轉減速機相連，蝸輪蝸桿回轉減速機與六自由度系統相連；所述伺服電機工作時通過電機減速器驅動蝸輪蝸桿回轉減速機轉動，進而帶動六自由度系統做高精度低速同軸z向旋轉。
9、優選地，所述電氣控制系統包括控制柜和電氣柜，控制柜包括六自由度系統控制模塊、行走機構系統控制模塊和支撐系統控制模塊，所述六自由度系統控制模塊的控制算法及數據采集由集成在倍福plc內部的運動控制器實現，并通過觸摸屏設定控制參數，顯示運行狀態及故障信息；所述行走機構系統控制模塊由倍福plc通過串口總線方式將命令發送給運動控制器，運動控制器解析后的指令傳到伺服驅動器以控制電機，實現直線行走、平移、轉向及旋轉四種位置控制；所有運動模式設置及行走操作均由手持操作器操作；所述支撐系統控制模塊利用倍福plc通過串口總線方式將命令發送給各伺服驅動器，通過控制面板實現四腿同升降、單腿升降以及撐實等動作。
10、優選地，所述車體結構的車架采用框架式焊接結構，車架的中部設置有桁架式負載安裝框架，負載安裝框架用于z向旋轉系統的安裝，載安裝框的兩邊設有兩個安裝桁架，兩個桁架內安裝有控制柜和電氣柜，兩個安裝桁架和負載安裝框架一共三個框架，三個框架呈直線分布在車架上。
11、優選地，所述多功能逆向對接設備在行走驅動系統的作用下，在水平面內運動，水平面中設有xoy坐標系，車體結構具備沿x方向和y方向水平往復直線移動及位置精度調節功能、沿垂直于xoy平面的z方向直線升降及位置精度調節功能、繞z軸線的周向旋轉及角度精度調節功能、繞x軸線和y軸線的角度精度調節功能。
12、本專利技術的有益效果是：
13、1、本專利技術所提供的一種基于移動平臺的六自由度對接設備，通過伺服電動缸推動六自由度平臺運動。在運動過程中，由直流伺服電機驅動，電機的回轉輸出經行星減速器和蝸輪蝸桿機構兩次減速后，使負載與回轉軸做高精度低速同軸z向旋轉；采用8×8麥克納姆輪獨立驅動，實現多功能逆向對接設備的前后直行、橫行、斜行、零回轉半徑原地旋轉以及微動等四種功能。
14、2、本專利技術為了提高對接設備的安本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于移動平臺的六自由度對接設備，其特征在于：包括車體結構(1)，車體結構(1)上安裝有輔助支撐系統(2)、行走驅動系統(3)、六自由度系統(4)、Z向旋轉系統(5)和電氣控制系統(6)，所述車體結構(1)包括車架(11)，車架(11)的兩邊設有裙板(12)，輔助支撐系統(2)位于車架(11)的底部起到輔助支撐的作用；所述行走驅動系統(3)位于車架(11)的四角，實現車架(11)行走的功能；所述六自由度系統(4)位于Z向旋轉系統(5)上，Z向旋轉系統(5)位于車架(11)的中間控制六自由度系統(4)轉動；所述電氣控制系統(6)分別與輔助支撐系統(2)、行走驅動系統(3)、六自由度系統(4)、Z向旋轉系統(5)中的電氣設備相連，進而控制相應運動。
2.根據權利要求1所述的一種基于移動平臺的六自由度對接設備，其特征在于：所述輔助支撐系統(2)包括輔助支撐腿(21)，輔助支撐腿(21)為電動支撐腿，通過直流電源供電，安裝在車架(11)上，采用側面腳墊方式安裝；輔助支撐腿(21)采用梯形絲杠傳動具有自鎖功能，輔助支撐腿(21)具備手搖功能，采用棘輪扳手手動經蝸輪蝸桿減速
3.根據權利要求1所述的一種基于移動平臺的六自由度對接設備，其特征在于：所述行走驅動系統(3)包括麥克納姆輪(31)，分別安裝在車架(11)四角，麥克納姆輪(31)采用8×8獨立驅動形式，可實現多功能逆向對接設備的前后直行、橫行、斜行、零回轉半徑原地旋轉以及微動等四種功能，并具備5°的低角度爬坡及下坡能力。
4.根據權利要求1所述的一種基于移動平臺的六自由度對接設備，其特征在于：所述六自由度系統(4)包括固定臺架(41)、伺服電動缸(42)和過渡環(43)，伺服電動缸(42)的上端設有上支座組件，伺服電動缸(42)通過上支座組件與過渡環(43)相連，伺服電動缸(42)的下端設有下支座組件，伺服電動缸(42)通過下支座組件與固定臺架(41)相連，既保證了強度，也保證了整體的剛性，固定臺架(41)與Z向旋轉系統(5)相連。
5.根據權利要求1所述的一種基于移動平臺的六自由度對接設備，其特征在于：所述過渡環(43)上設有六自由度平臺(44)，過渡環(43)和六自由度平臺(44)之間設置壓力監測傳感器模塊，壓力監測傳感器模塊分為壓力監測組和徑向承力組，壓力監測組和徑向承力組均為三組；所述壓力檢測組的作用是監測過渡環(43)傳遞過來的正向壓力，所述徑向承力組作用是承擔六自由度平臺(44)滾轉翻轉過程中的徑向力，減小壓力傳感器傳力螺栓徑向力承載，確保壓力傳感器監測正向壓力不受徑向力影響其精度，并提高產品翻轉滾裝過程中的安全性。
6.根據權利要求1所述的一種基于移動平臺的六自由度對接設備，其特征在于：所述六自由度平臺由計算機實時監測系統的工作狀態，六自由度平臺工作狀態參數包括3個位移量x、y、z和3個轉角α、β、γ，并依據參考指令通過通訊接口輸入至控制器，控制器經過運算生成6個電動缸的控制信號，電動缸帶動平臺運動，電機編碼器實時監測活塞桿的實際伸長量并反饋至控制器，構成6個位置的閉環回路，確定平臺空間坐標，其功能是能夠精確地執行給定運動指令，按照編程命令精確實現訓練臺的偏航、俯仰、滾轉等動作。
7.根據權利要求1所述的一種基于移動平臺的六自由度對接設備，其特征在于：所述Z向旋轉系統(5)包括伺服電機(51)、電機減速器(52)和蝸輪蝸桿回轉減速機(53)，所述伺服電機(51)通過電機減速器(52)后與蝸輪蝸桿回轉減速機(53)相連，蝸輪蝸桿回轉減速機(53)與六自由度系統(4)相連；所述伺服電機(51)工作時通過電機減速器(52)驅動蝸輪蝸桿回轉減速機(53)轉動，進而帶動六自由度系統(4)做高精度低速同軸Z向旋轉。
8.根據權利要求1所述的一種基于移動平臺的六自由度對接設備，其特征在于：所述電氣控制系統(6)包括控制柜(61)和電氣柜(62)，控制柜(61)包括六自由度系統控制模塊、行走機構系統控制模塊和支撐系統控制模塊，所述六自由度系統控制模塊的控制算法及數據采集由集成在倍福PLC內部的運動控制器實現，并通過觸摸屏設定控制參數，顯示運行狀態及故障信息；所述行走機構系統控制模塊由倍福PLC通過串口總線方式將命令發送給運動控制器，運動控制器解析后的指令傳到伺服驅動器以控制電機，實現直線行走、平移、轉向及旋轉四種位置控制；所有運動模式設置及行走操作均由手持操作器操作；所述支撐系統控制模塊利用倍福PLC通過串口總線方式將命令發送給各伺服驅動器，通過控制面板實現四腿同升降、單腿升降以及撐實等動作...
【技術特征摘要】
1.一種基于移動平臺的六自由度對接設備，其特征在于：包括車體結構(1)，車體結構(1)上安裝有輔助支撐系統(2)、行走驅動系統(3)、六自由度系統(4)、z向旋轉系統(5)和電氣控制系統(6)，所述車體結構(1)包括車架(11)，車架(11)的兩邊設有裙板(12)，輔助支撐系統(2)位于車架(11)的底部起到輔助支撐的作用；所述行走驅動系統(3)位于車架(11)的四角，實現車架(11)行走的功能；所述六自由度系統(4)位于z向旋轉系統(5)上，z向旋轉系統(5)位于車架(11)的中間控制六自由度系統(4)轉動；所述電氣控制系統(6)分別與輔助支撐系統(2)、行走驅動系統(3)、六自由度系統(4)、z向旋轉系統(5)中的電氣設備相連，進而控制相應運動。
2.根據權利要求1所述的一種基于移動平臺的六自由度對接設備，其特征在于：所述輔助支撐系統(2)包括輔助支撐腿(21)，輔助支撐腿(21)為電動支撐腿，通過直流電源供電，安裝在車架(11)上，采用側面腳墊方式安裝；輔助支撐腿(21)采用梯形絲杠傳動具有自鎖功能，輔助支撐腿(21)具備手搖功能，采用棘輪扳手手動經蝸輪蝸桿減速增力后，驅動梯形絲杠轉動，再把絲杠的回轉運動轉換成與螺母固定的支腿上下直線位移，實現對車體支撐調平。
3.根據權利要求1所述的一種基于移動平臺的六自由度對接設備，其特征在于：所述行走驅動系統(3)包括麥克納姆輪(31)，分別安裝在車架(11)四角，麥克納姆輪(31)采用8×8獨立驅動形式，可實現多功能逆向對接設備的前后直行、橫行、斜行、零回轉半徑原地旋轉以及微動等四種功能，并具備5°的低角度爬坡及下坡能力。
4.根據權利要求1所述的一種基于移動平臺的六自由度對接設備，其特征在于：所述六自由度系統(4)包括固定臺架(41)、伺服電動缸(42)和過渡環(43)，伺服電動缸(42)的上端設有上支座組件，伺服電動缸(42)通過上支座組件與過渡環(43)相連，伺服電動缸(42)的下端設有下支座組件，伺服電動缸(42)通過下支座組件與固定臺架(41)相連，既保證了強度，也保證了整體的剛性，固定臺架(41)與z向旋轉系統(5)相連。
5.根據權利要求1所述的一種基于移動平臺的六自由度對接設備，其特征在于：所述過渡環(43)上設有六自由度平臺(44)，過渡環(43)和六自由度平臺(44)之間設置壓力監測傳感器模塊，壓力監測傳感器模塊分為壓力監測組和徑向承力組，壓力監測組和徑向承力組均為三組；所述壓力檢測組的作用是監測過渡環(43)傳遞過來的正向壓力，所述徑向承力組作用是承擔六自由度平臺(44)滾轉翻轉過程中的徑向力，減小壓力傳感器傳力螺栓徑向力承載，確保壓力傳感器監測正向壓力不受徑向力影響其精度，并提高產品翻轉滾裝過程中的安全性。
【專利技術屬性】
技術研發人員：鞏雪，姜正亮，孫書航，陳家東，劉蓉，
申請(專利權)人：南京晨光集團有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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