[发明专利]十三自由度主被动柔顺调姿对接平台及其柔性对接方法

权利要求书

1.一种十三自由度主被动柔顺调姿对接平台，其特征在于，包括移动平台、主动调姿平台、被动柔顺平台和承载动平台，

所述移动平台的机架一为矩形框架，所述机架一的底部设有两个V型滚轮和两个平轮，所述V型滚轮相邻设置，所述平轮与小导轮呈上下结构连接，所述平轮与所述小导轮中间设有工字导轨，以实现对接平台的快速移动；

所述主动调姿平台为六自由度并联机构，所述机架一同时为所述主动调姿平台的静平台，所述主动调姿平台还包括设于所述机架一上表面的电动推杆支撑座、与所述电动推杆支撑座相连的电动推杆虎克铰、与所述电动推杆虎克铰相连的电动推杆、与所述电动推杆相连的机架二，所述机架二为所述主动调姿平台的动平台；

所述被动柔顺平台为六自由度并联机构，所述机架二同时为所述被动柔顺平台的静平台，所述被动柔顺平台还包括六个双弹簧柔顺支腿，所述各支腿中均包含虎克铰链U副、移动副P副和球副S副，所述机架二的上表面设有所述U副，所述U副与支腿套筒相连，所述U副连接在所述机架二的支撑座上，其安装点位于所述机架二空心圆柱凸台的底圆下端，所述支腿套筒与弹簧推杆同轴线连接形成P副，所述弹簧推杆通过S副与所述承载动平台中的机架三相连，所述机架三为所述被动柔顺平台的动平台；所述支腿套筒的内部设有两个弹簧，所述两个弹簧由所述弹簧推杆的中部凸台隔开，通过两个弹簧的拉压变形，实现变刚度，以实现所述双弹簧柔顺支腿的柔顺功能，所述支腿套筒的外部设有位移传感器，以实现对所述弹簧推杆的微动检测；

所述主动调姿平台能实现对接操作，由于对接精度要求较高，对接过程中会造成定位销产生较大内应力，因此，采用被动柔顺调姿平台通过六个双弹簧柔顺支腿的微动实现自动调节对接内应力；其中，再通过双弹簧柔顺支腿的位移传感器将弹簧推杆的位移信息传递给计算机，再将调姿信息传递给主动调姿平台的六个电动推杆，从而实现对接过程中主动补偿；同时根据位移信息也可以间接测出力信息，进而实现完整的实时监测检测，最终完成一次性对接；

所述承载动平台还包括舱段环形支撑架、配重块、配重块滑道和靶标，所述舱段环形支撑架与所述滑道设于矩形框架结构的机架三的上表面，所述配重块安装于所述配重块滑道上，所述配重块滑道分设于所述机架三的两侧长边上，以实现对舱段调姿过程中质心位置调整，所述舱段环形支撑架与被调姿舱段相连，所述舱段的端面设有靶标。

2.根据权利要求1所述的十三自由度主被动柔顺调姿对接平台，其特征在于，所述两个V型滚轮分设于所述靶标下方的所述机架一底部的两端，所述V型滚轮和所述平轮相配合以实现所述移动平台的导向和防止倾覆的作用，所述移动平台处于非工作态时，所述V型滚轮静止锁定。

3.根据权利要求2所述的十三自由度主被动柔顺调姿对接平台，其特征在于，所述电动推杆支撑座、所述电动推杆虎克铰和所述电动推杆的数量均为 六个，所述电动推杆通过第一球副与所述机架二连接，所述机架二的内部为空心圆柱，所述机架二的外形为与所述机架一的形状尺寸相等的矩形，所述六个电动推杆支撑座与所述六个电动推杆的位置一一上下对应。

4.根据权利要求3所述的十三自由度主被动柔顺调姿对接平台，其特征在于，所述移动平台能为对接平台提供运输导向和安装基准，并起承载与固定作用，所述电动推杆以所述机架一为基准及支撑，通过所述电动推杆的长度变化实现所述机架二的位置姿态调整。

5.一种利用权利要求1-4之一所述十三自由度主被动柔顺调姿对接平台的柔性对接方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，利用所述移动平台将固定有被调姿舱段的对接平台运输到对接工位，通过激光跟踪仪对所述靶标进行标定；

S2，根据标定结果，由所述主动调姿平台驱动被调姿舱段开始对接操作，利用所述被动柔顺调姿平台进行随动，通过六个双弹簧柔顺支腿的微动完成对接过程中定位销内应力数值的自动调节；

S4，通过所述位移传感器将弹簧推杆的位移信息传递给计算机，将计算机计算所获得的调姿信息传递给所述主动调姿平台的六个电动推杆，以实现对接过程中的主动补偿；

S5，根据所述弹簧推杆的位移信息计算受力信息，实现整个舱段对接过程的实时监测，完成一次性对接的目标。