[发明专利]基于机械臂的载人航天器对在轨更换暴露载荷的服务方法

权利要求书

1.一种基于机械臂的载人航天器对在轨更换暴露载荷的服务方法，包括以下步骤：

a.确定载人航天器对在轨更换暴露载荷所提供的服务内容；

b.确定各服务内容的实现方式；

c.确定各实现方式的功能和指标；

d.明确对在轨更换暴露载荷的约束条件；

e.划分载人航天器对在轨更换暴露载荷服务的阶段；

f.确定载人航天器对在轨更换暴露载荷服务的工作流程；

在所述步骤b中，针对各项服务内容的实现方式为：

1)在轨重复安装及拆卸：采用载荷适配器方式，适配器被动端一次性安装在载人航天器外表面暴露平台上，适配器主动端安装在暴露载荷上，载荷适配器主、被动端采用标准对接接口，可重复实现对接锁紧和解锁分离；

2)供电：载人航天器的配电设备供电线缆连接至载荷适配器被动端，载荷适配器主、被动端锁紧后，同步实现供电连接器的插合，进而实现载人航天器对暴露载荷供电支持；

3)测控：载人航天器的信息管理设备测控线缆连接至载荷适配器被动端，载荷适配器主、被动端锁紧后，同步实现测控连接器的插合，进而实现载人航天器对暴露载荷测控支持；

4)热控：载人航天器的舱外流体回路连接至载荷适配器被动端，载荷适配器主、被动端锁紧后，流体回路断接器在电机驱动下实现插合，进而实现载人航天器对暴露载荷液冷散热支持；

5)舱内转运：载人航天器各舱段密封舱内、舱段间，以及载人航天器与来访载人飞船或货运飞船间形成密封通道，供航天员将暴露载荷搬运至指定位置；

6)进出舱：通过货物气闸舱和货物进出舱滑台，实现暴露载荷在舱内和舱外间的转运；

7)机械臂转运：载人航天器在舱外配置机械臂，在暴露载荷上安装机械臂适配器，通过机械臂末端执行机构抓取暴露载荷上的机械臂适配器，实现对暴露载荷抓取；机械臂抓取暴露载荷后，为暴露载荷提供供电和测控服务，实现暴露载荷温度控制和状态监视，还可实现载荷适配器主动端与被动端的锁紧和解锁；机械臂抓取暴露载荷后，通过关节运动实现暴露载荷在货物气闸舱和暴露平台之间的转移。

2.根据权利要求1所述的基于机械臂的载人航天器对在轨更换暴露载荷的服务方法，其特征在于，在所述步骤a中，所述服务内容包括在轨重复安装及拆卸、供电、测控、热控、舱内转运、进出舱和机械臂转运。

3.根据权利要求1所述的基于机械臂的载人航天器对在轨更换暴露载荷的服务方法，其特征在于，在所述步骤d中，明确载人航天器对在轨更换暴露载荷的约束条件，包括：暴露载荷质量、尺寸包络以及载荷适配器主动端、机械臂适配器和暴露载荷三者相对位置关系。

4.根据权利要求1所述的基于机械臂的载人航天器对在轨更换暴露载荷的服务方法，其特征在于，在所述步骤e中，根据在轨更换暴露载荷的任务要求，将载人航天器对在轨更换暴露载荷服务划分为暴露载荷部署、暴露载荷工作和暴露载荷回收三个阶段。

5.根据权利要求4所述的基于机械臂的载人航天器对在轨更换暴露载荷的服务方法，其特征在于，在所述步骤f中，按照所述步骤e划分的服务阶段，分阶段确定载人航天器对在轨更换暴露载荷服务的工作流程。

6.根据权利要求5所述的基于机械臂的载人航天器对在轨更换暴露载荷的服务方法，其特征在于，暴露载荷部署阶段载人航天器提供服务的工作流程为：暴露载荷随货运飞船运抵载人航天器，航天员经舱内转运通道将暴露载荷从货运飞船搬运至载人航天器货物气闸舱，航天员将暴露载荷安装在货物进出舱滑台上，货物气闸舱泄压，出舱舱门打开且货物进出舱滑台将暴露载荷送出舱外，机械臂抓取暴露载荷，机械臂为暴露载荷提供供电和测控支持，机械臂将暴露载荷从货物进出舱滑台上取下，机械臂将暴露载荷转运至载荷适配器被动端位置，机械臂将暴露载荷安装在载荷适配器被动端上，机械臂断开为暴露载荷提供的供电和测控支持，机械臂释放暴露载荷并撤离。