[发明专利]一种基于气囊的大型工件柔性对接装置

说明书

本发明涉及一种基于气囊的工件柔性对接装置，其包括地面导轨、导轮、主动调姿机构、刚性支撑卸载装置、被动调姿机构、质心调整滑块、滑块移动导轨、支撑工艺环，刚性支撑卸载装置包括卸载支撑缸、卸载支撑杆及球形接触头，其中卸载支撑缸安装在主动调姿机构上箱体的外侧，卸载支撑杆可沿卸载支撑缸内部沿其往复移动，四个刚性支撑卸载装置结构相同、对称分布在上箱体外部两侧。本发明利用重力平衡及气囊被动柔顺运动原理，对工件调姿、施加平衡力后跟随工件运动，实现微重力环境下操作，操作难度更低、安全性、灵活性更高。

技术领域

本发明属于工件主、被动对接设备技术领域，特别涉及对接安装领域的一种基于气囊的大型工件柔性对接装置。

背景技术

随着航天、军工的日益发展，对于火箭、导弹等舱段的工装需求不断增加。但由于这些设备普遍体型庞大，重量大，工装精度要求高，不允许较大的内应力出现，导致工装过程中，舱段对接操作十分困难。目前，传统的借助吊具手工装配的方法,虽然能够有效减小装配内应力，但效率低、劳动强度大，无法保证批量装配性能均一性。较先进的对接方式，一般采用主动柔顺与被动柔顺两种柔顺机构解决内应力较大问题，但普遍通过控制及算法实现，响应速度慢，可靠性不足，控制复杂，柔顺机构刚度保持不足，控制精度偏低。

现有专利有的公开了混联的六自由度空间对接机构，包括自下而上的二维平移台、并联抬升机构和并联调整平台,二维移动平台提供X、Y方向上的移动自由度；所述的并联抬升机构为超静定结构,通过四条RPR支链实现Z方向的移动自由度,不仅增加机构的刚度和稳定性,而且能在一定程度上提高抬升的速度分辨率；所述的并联调整平台有沿X,Y,Z的旋转自由度,中间的球铰连接增加安装调整平台的承载能力,同时减轻其它四条驱动支链的负载。相比于传统的并联调整平台,该发明通过分层驱动策略将移动与转动完全解耦，但结构复杂、控制难度大、且不具备柔顺机构。这类对接平台在对接调姿阶段不具有可测性，机构布置复杂，要么承载能力差，要么柔顺能力差，且柔顺运动过程模糊。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高对接效率，缩短生产周期，增强可靠性和安全性，改善手动对接劳动强度大、所需人员多及现有自动化对接设备存在的对接精度不高、对接过程中有内挤压应力存在等问题的基于气囊的大型工件柔性对接装置。

本发明提供一种基于气囊的大型工件柔性对接装置，其包括地面导轨、导轮、主动调姿机构、多个刚性支撑卸载装置、被动调姿机构、质心调整滑块以及滑块移动导轨，

所述主动调姿机构借助于导轮安装在地面导轨上，所述主动调姿机构包括底座、多个调姿分支、球铰、上箱体和上翼板，所述调姿分支包括调姿支撑缸和调姿伸缩杆，调姿伸缩杆能够沿所述调姿支撑缸往复移动，所述底座通过虎克铰与调姿分支中的调姿支撑缸连接，调姿伸缩杆通过球铰与上箱体连接，两块上翼板分别设置在上箱体内部两侧，

多个刚性支撑卸载装置结构相同且对称分布在上箱体外部两侧，刚性支撑卸载装置包括卸载支撑缸、卸载支撑杆及球形接触头，所述卸载支撑缸安装在主动调姿机构上箱体的外侧，卸载支撑杆能够在卸载支撑缸内部进行往复移动，

所述被动调姿机构包括刚性工作平台模块以及调姿模块，所述刚性工作平台模块包括X向侧板、Y向侧板、下翼板和工作平台，X向侧板分别设置在Y向侧板之间，下翼板设置在Y向侧板的外部并与所述Y向侧板垂直设置，

所述调姿模块包括主承重气囊、辅助承重气囊、Y向第一调姿气囊、Y向第二调姿气囊、X向调姿气囊以及Z向调姿气囊，其中主承重气囊和辅助承重气囊均安装在工作平台下侧，X向调姿气囊安装在X向侧板的外侧，Y向第一调姿气囊垂直于下翼板安装在一个Y向侧板的外侧，Y向第二调姿气囊平行于Y向第一调姿气囊安装在另一个Y向侧板的外侧，所述Z向调姿气囊安装在下翼板的上表面，

所述质心调整滑块分布在对接工件两侧，质心调整滑块底端坐落在滑块移动导轨上并能沿滑块移动导轨做直线移动；所述滑块移动导轨安装在工作平台上。