[发明专利]一种适用于空间操作的模块化可快换维修集成平台

说明书

本发明公开了一种适用于空间操作的模块化可快换维修集成平台，包括：左/右机械臂、中央控制器、工具箱、工具包本体、电池组、本体控制器、供配电控制器、安装底座和工具包本体背板；左机械臂和右机械臂分别安装在工具包本体的左右两侧；本体控制器和供配电控制器分别安装在中央控制器的左右两侧，电池组安装在中央控制器的下方；由中央控制器、电池组本体控制器和供配电控制器形成的组合体，从前方插装在工具包本体内，并通过工具包本体背板封装；工具箱从后方插装在工具包本体内；安装底座安装在工具箱下方。本发明可用于完成灵巧精细操作任务，旨在解决狭小空间约束下仪器设备与科学载荷在轨更换的局部位置不可达、不可视和操作难等问题。

技术领域

本发明属于航天机电技术领域，尤其涉及一种适用于空间操作的模块化可快换维修集成平台。

背景技术

某类型空间飞行器太阳翼采用M系列不脱出螺钉紧固及J599系列电连接器与本体连接，紧固装置及电连接器与本体之间的距离很小(最近处不超过4mm)。在拆卸和转移太阳翼到新位置并进行安装的过程中，需要实现对电连接器和不脱出螺钉的顺序旋松与拧紧。而狭小空间约束条件下舱外设备的在轨更换是一大技术难题。

拆卸和安装太阳翼的空间结构不利于航天员舒适定位和操作中用力，若由两名航天员手持工具协同完成该任务，需要3-4次出舱、以及6-8小时的舱外作业时间；但若由含双机械臂的模块化可快换维修集成平台配合航天员完成此任务，仅需1次出舱活动、3小时的舱外作业时间，充分结合了航天员的灵活决策优势和维修平台的精准定位及重复操作能力，将极大降低航天员舱外活动的强度和风险，提高在轨服务的智能化水平和执行效率。此外，飞行器内部锂离子电池、冷凝干燥组件、循环风机的更换，以及外部监控相机、ORU模块的更换、暴露试验平台载荷模块的更换等，均需要采用维修集成平台实现对大量不脱出螺钉和电连接器的拆卸。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种适用于空间操作的模块化可快换维修集成平台，用于完成灵巧精细操作任务，旨在解决狭小空间约束下仪器设备与科学载荷在轨更换的局部位置不可达、不可视和操作难等问题。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种适用于空间操作的模块化可快换维修集成平台，包括：左机械臂、右机械臂、中央控制器、工具箱、工具包本体、电池组、本体控制器、供配电控制器、安装底座和工具包本体背板；

左机械臂和右机械臂分别安装在工具包本体的左右两侧；其中，左机械臂和右机械臂的末端可从工具箱中选取不同类型的末端工具进行在轨自主更换；

本体控制器和供配电控制器分别安装在中央控制器的左右两侧，电池组安装在中央控制器的下方；由中央控制器、电池组本体控制器和供配电控制器形成的组合体，从前方插装在工具包本体内，并通过工具包本体背板封装；

工具箱从后方插装在工具包本体内；其中，工具箱，用于存储各种不同类型的末端工具，并协同左机械臂和/或右机械臂自主实现不同类型的末端工具的快速更换；

安装底座安装在工具箱下方。

在上述适用于空间操作的模块化可快换维修集成平台中，左机械臂和右机械臂的结构相同，均包括：肩部旋转关节Ⅰ、肩部旋转关节Ⅱ、肩部旋转关节Ⅲ、肘部旋转关节、腕部旋转关节Ⅰ、腕部旋转关节Ⅱ、腕部旋转关节Ⅲ和六维力/力矩传感器；其中，肩部旋转关节Ⅰ、肩部旋转关节Ⅱ、肩部旋转关节Ⅲ、肘部旋转关节、腕部旋转关节Ⅰ、腕部旋转关节Ⅱ、腕部旋转关节Ⅲ和六维力/力矩传感器依次级联，形成具有七个自由度的机械臂。

在上述适用于空间操作的模块化可快换维修集成平台中，中央控制器，用于通过舱外WIFI接收舱内终端的控制指令，分别对左机械臂和右机械臂进行运动控制，并将关节控制指令通过CAN总线发送到左机械臂和右机械臂各个关节的驱动器，通过CAN总线接收左机械臂和右机械臂各个关节的驱动器返回的电机状态、温度和力传感数据。