[发明专利]具有高精度位姿保持功能的空间机械臂吊装转移装置

说明书

技术领域

本发明属于大型空间柔性多体机构产品工装技术领域，应用于特别是空间机器人系统总装阶段的精密装调空间机械臂吊装转移装置。

背景技术

空间机械臂系统作为我国空间站工程的重要分系统，用于保障空间站在轨寿命期间内安全、可靠运营，空间站组装建造、运营管理、维护维修、辅助航天员出舱活动、支持大规模空间应用等任务，是保证我国空间站工程必不可少的空间大型机构之一，也是空间站建设和维护的关键装备。空间机械臂具有多自由度、多轴系、精密装调等特点，是典型的空间柔性多体系统。在空间站工程系统集成阶段需实现空间机械臂系统的低应力精密装调，实现系统低应力、低附加力矩、高精度装调与验证属国内首次，存在诸多技术瓶颈，诸如：

(1)机械臂吊装、转移装舱过程的位姿保持与多压紧点联调技术；

(2)重力补偿条件下柔性多体系统低应力精密装调工艺技术；

(3)柔性多体系统精密装调力矩补偿、优化与监测技术；

(4)柔性多体系统精密装调工艺验证技术与评价准则。

由于机械臂各关节在压紧状态下，机械臂外形尺寸较大，重量较大且分布不均匀，各关节间装配累积误差相对较大，整体刚性较差，各关节间在吊装过程中的变形不能超过技术指标要求，机械臂在吊装和停放状态时的姿态保持，需要姿态保持装置必须与机械臂各大部件实现刚性连接，且具有足够的强度和刚度。

机械臂吊装时，为了将吊点设置在姿态保持装置上，需要用可调节长度的吊带(花篮螺丝)吊装机械臂与姿态保持装置组合体，实现机械臂与保持装置组合体的重心位置调节。另外，在机械臂与模拟墙分离后、安装在核心舱小柱段舱壁前，需要临时停放在工作现场，为避免机械臂与模拟墙的重复对接，将机械臂通过姿态保持装置临时停放在支撑机构上固定，此支撑机构在机械臂吊装时不安装，在机械臂临时停放时安装。

因此，需要设计出具有高刚性、高精度、强度大的空间机械臂吊装转移位姿保持装置，确保机械臂系统顺利完成总装阶段的精密装调工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于空间机械臂高精度位姿保持功能的空间机械臂吊装转运装置(型架)，旨在适应空间站工程空间机械臂系统的低应力精密装调工况。该装置突破了传统上采用天车起吊，手动进行孔位对正的操作模式，首次采用大型高刚性的型架与转接支架组成的集成装置，能够适应空间机械臂具有多自由度、多轴系、大重量、高柔性、高精度的装调要求，能够实现系统集成测试阶段对数十个压紧面的精密装配，保证机械臂关节与关节之间、关节与末端执行器之间低应力、低附加力矩。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种具有高精度位姿保持功能的空间机械臂吊装转移装置，包括主框架和转接支架，主框架包括依次机械固定连接或一体连接的三段即大端框架、中间框架、小端框架，三段彼此之间采用螺接结构连接，大端框架由上下两个平行设置的梯子结构件构成，两个梯子结构体的若干横杆形成的直角位置处对应设置有支撑隔开两个梯子结构体的若干立柱，两个梯子结构体的两端分别形成从上部梯子结构件向下部梯子结构件倾斜延伸的三角形框架，三角形框架底面与下部梯子结构件的平面共面，两个梯子结构体的一侧上设置有从下部梯子结构件的平面向侧方延伸的长方框架台，在另一相对侧面上连接中间框架，中间框架为双层桁架式焊接结构，通过悬臂方式设置，中间框架的悬臂一端连接设置小端框架，小端框架包括与中间框架侧面连接的侧向框架以及垂直于侧向框架并与其一体连接且与中间框架的下层共面的底部框架，其中，大端框架的底部设置有对其支撑的机械臂末端执行器转接支架，转接支架包括中间空心的顶板和支撑顶板的支腿，支腿为铝管结构、顶板为铝板、支腿之间设置若干加强横杆，加强横杆与支腿形成的直角处还可以设置倾斜的加强杆。

其中，转接支架整体为焊接结构。

其中，中间框架的双层桁架上，每层的桁架中间设置有倾斜的加强杆。

其中，大端框架的长方框架台与梯子结构体的侧面之间的每个连接位置均设置倾斜的加强板。

其中，小端框架的侧向框架与底部框架之间的连接位置处设置有加强板。

其中，大端框架、中间框架与小端框架的对接面安装平面度小于0.4mm。

其中，大端框架和小端框架的底部分别由若干并行排列的关节转接支架进行支撑。

与现有技术相比，本发明的空间机械臂吊装转移装置中的主框架结构，采用双层桁架式焊接结构，具有刚度高、强度大等特点，能有效地传递载荷，减少应力集中。

附图说明