一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置的制作方法

1.本发明涉及飞行器舱段自动对接模拟技术领域，特别是涉及一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置。


背景技术：

2.随着人类飞行器的使用需求与日俱增，目前飞行器正朝着功能越来越完善的方向发展，同时所带来的飞行器结构尺寸以及重量等也越来越大。飞行器舱段的对接精度以及对接装配质量的要求也越来越高，对传统的飞行器舱段对接方式也提出了新的要求。以人工手动进行对接的方式很难满足不断变大变重的飞行器舱段对接需求，因而逐渐被淘汰。在飞行器舱段对接方面，近年来新型的飞行器舱段自动对接方式逐渐成为研究和开发利用的热点。
3.目前飞行器舱段自动对接装置所采用的舱段驱动形式主要有两种，一种是利用六自由度并联机构，将飞行器舱段整体放置于六自由并联机构上，通过六自由度并联机构的运动，对其上放置的飞行器舱段的位置和姿态进行调整，以完成对接。另一种是利用六自由度解耦的驱动方式，即飞行器舱段的每个运动自由度均设置有相应的运动驱动和控制系统，对飞行器舱段的位置和姿态进行调整，从而完成舱段对接过程。
4.两种驱动方式各有其优缺点，采用六自由并联机构进行驱动，则自动对接装置整体结构形式简单，但由于其驱动能力及六自由度运动范围受限，一般只用于小型的飞行器舱段进行小范围内的自动对接装配。采用六自由解耦的驱动方式，由于舱段每个运动自由度方向均需设置驱动系统，则整体结构形式较为复杂，但由于其各个方向的驱动能力以及运动范围相互解耦，因此一般用于较大型飞行器舱段的自动对接装配中。
5.为了贴合实际工程应用中飞行器舱段的对接装配需求，飞行器舱段自动对接装置一般针对各个具体的飞行器型号进行适配和开发。此类飞行器舱段自动对接装置均结构复杂庞大，因此，对接装配研制成本很高，使用的便捷性、通用性较差。同时，目前所研制的各类飞行器舱段自动对接装置技术成熟度还较低，所能实现的飞行器舱段自动对接效果也一般。因此，亟需一种简易的可以进行飞行器舱段自动对接模拟试验装置，以进行相应的关键技术的验证试验。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置，解决现有飞行器舱段自动对接模拟试验验证成本高，使用便捷性和通用性差的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供了一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置，包括主动端对接机构和被动端对接机构，所述主动端对接机构包括由上至下设置的主动端对接单元、六自由度并联单元和移动支撑单元，所述主动端对接单元与所述六自由度并联单元铰接，所述六自由度并联单元与所述移动支撑单元固定连接，所述被动端对接机构包括被动端对接单元和调节支撑单元，所述被动端对接单元与所述调节支撑单元连接。
8.优选的，所述主动端对接单元包括主体架、主动端调节杆、定位盘、主动端挡块和主动端测量靶标，所述主体架底部的定位盘与所述六自由度并联单元连接，所述主体架顶部设有与所述主动端挡块滑动连接的主动端滑槽，所述主动端挡块连接的主动端调节杆两端分别与所述定位盘和所述主动端测量靶标连接。
9.优选的，所述六自由度并联单元包括上平台、驱动电缸和底座，所述驱动电缸顶部通过第一铰链与所述上平台铰接，所述驱动电机通过第二铰链与所述底座铰接，所述驱动电缸在所述上平台和所述底座之间均匀设置。
10.优选的，所述移动支撑单元包括主动端支撑架、支撑底座和万向轮，所述主动端支撑架底部通过所述支撑底座与所述万向轮连接，所述主动端支撑架顶部与所述底座连接。
11.优选的，所述被动端对接单元包括被动架、被动端调节杆、对接盘和被动端测量靶标，所述被动架顶部的被动端滑槽与所述被动端挡块滑动连接，所述被动端挡块连接的所述被动端调节杆两端分别与所述对接盘和所述被动端测量靶标连接。
12.优选的，所述调节支撑单元包括被动端支撑架、支撑脚垫、调节螺杆和螺纹套，所述支撑脚垫与所述螺纹套铰接，所述螺纹套与所述调节螺杆螺纹连接，所述调节螺杆与所述被动端支撑架连接，所述被动端支撑架与所述被动架底部连接。
13.优选的，所述定位盘中央设置有定位杆，所述对接盘中央设有与所述定位杆连接的定位槽，所述定位槽与所述定位杆尺寸相匹配。
14.优选的，所述主动端调节杆的数量为两个，所述被动端调节杆的数量为两个。
15.因此，本发明采用上述结构的一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置，其有益效果为：
16.1、通过六自由并联单元配合主动端对接单元与被动端对接单元对接，开展各种类型飞行器舱段自动对接模拟试验；
17.2、移动主动端调节杆和被动端调节杆来模拟大型飞行器定位盘和对接盘的位置，避免自动对接模拟试验过程使用大型飞行器舱段模拟件以及复杂的舱段驱动控制系统；
18.3、通过使用本发明的简易飞行器舱段自动对接模拟试验装置，即可快速便捷有效地开展各种类型飞行器舱段自动对接模拟试验。
19.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
20.图1是本发明一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置主动端对接机构的示意图；
21.图2是本发明一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置主动端对接机构的示意图；
22.图3是本发明一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置被动端对接机构的示意图；
23.图4是本发明一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置被动端对接机构的示意图；
24.图5是本发明一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置主动端对接单元的示意图；
25.图6是本发明一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置被动端对接单元的示意图。
26.附图标记
27.1、主动端对接机构；11、主动端对接单元；111、主体架；1111、主动端滑槽；112、主动端调节杆；113、定位盘；1131、定位杆；114、主动端挡块；115、主动端测量靶标；12、六自由度并联单元；121、上平台；122、驱动电缸；123、底座；13、移动支撑单元；131、主动端支撑架；132、支撑底座；133、万向轮；2、被动端对接机构；21、被动端对接单元；211、被动架；2111、被动端滑槽；212、被动端调节杆；213、对接盘；2131、定位槽；214、被动端测量靶标；215、被动端挡块；22、调节支撑单元；221、被动端支撑架；222、支撑脚垫；223、调节螺杆；224、螺纹套。
具体实施方式
28.以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
29.除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
30.图1是本发明一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置主动端对接机构的示意图，图2是本发明一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置主动端对接机构的示意图，图3是本发明一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置被动端对接机构的示意图，图4是本发明一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置被动端对接机构的示意图，图5是本发明一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置主动端对接单元的示意图，图6是本发明一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置被动端对接单元的示意图，如图所示，一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置，包括主动端对接机构1和被动端对接机构2。主动端对接机构1包括由上至下设置的主动端对接单元11、六自由度并联单元12和移动支撑单元13，主动端对接单元11与六自由度并联单元12铰接，六自由度并联单元12与移动支撑单元13固定连接。被动端对接机构2包括被动端对接单元21和调节支撑单元22，被动端对接单元21与调节支撑单元22连接。
31.主动端对接机构1和被动端对接机构2在自动对接过程中，调节支撑单元22对被动端对接单元21的水平高度进行调节。六自由度并联单元12调节主动端对接单元11的姿态角度，移动支撑单元13对主动端对接单元11的位置进行调节。最终定位杆1131与定位槽2131连接，定位盘113与转动盘接触。定位盘113与对接盘213接触面均为平面，保证定位杆1131和定位槽2131的顺利连接。
32.主动端对接单元11包括主体架111、主动端调节杆112、定位盘113、主动端挡块114和主动端测量靶标115，主体架111底部的定位盘113与六自由度并联单元12连接。主体架111顶部设有与主动端挡块114滑动连接的主动端滑槽1111，主动端挡块114连接的主动端
调节杆112两端分别与定位盘113和主动端测量靶标115连接。主动端测量靶标115与定位盘113之间的距离固定，使用外部测量设备测得主动端测量靶标115的位置后即可推算出定位盘113的位置和姿态，作为自动对接过程的导引，其中外部测量设备为现有技术中的测量设备。
33.主动端对接单元11的主动端挡块114沿主动端滑槽1111运动时，带动主动端调节杆112在主体架111上移动。主动端挡块114上部呈l型结构，其下部与主动端滑槽1111滑动连接。两个主动端挡块114分别带动两个主动端调节杆112对称调节位置，以模拟不同直径的飞行器舱段定位盘113的位置。当主动端调节杆112到达指定位置后，使用紧固螺栓将主动端挡块114固定在主动架上。主动端挡块114l型结构的竖板与主动端调节杆112连接，其横板与主动架连接。
34.六自由度并联单元12包括上平台121、驱动电缸122和底座123，驱动电缸122顶部通过第一铰链与上平台121铰接。驱动电机通过第二铰链与底座123铰接，驱动电缸122在上平台121和底座123之间均匀设置。驱动电缸122的数量为六个，相邻两个驱动电缸122为一组，三组驱动电缸122在底座123和上平台121之间均匀设置。对上平台121及主动端对接单元11进行姿态调整时，可根据所需要的姿态来启动不同位置的驱动电缸122。每个驱动电缸122的伸出长度不同，便于对主动端对接单元11的姿态进行调节。第一铰链和第二铰链的设置，便于上平台121在驱动电缸122的带动下顺利的相对底座123调整位置和姿态。
35.移动支撑单元13包括主动端支撑架131、支撑底座132和万向轮133，主动端支撑架131通过支撑底座132与万向轮133连接。主动端支撑架131顶部与六自由度并联单元12的底座123连接，万向轮133的设置，便于对主动端对接机构1的位置进行调节。当主动端对接机构1达到指定位置后，将万向轮133锁定，从而将主动端对接机构1固定在指定位置。
36.被动端对接单元21包括被动架211、被动端调节杆212、对接盘213和被动端测量靶标214，被动架211顶部的被动端滑槽2111与被动端挡块215滑动连接，被动端挡块215连接的被动端调节杆212两端分别与对接盘213和被动端测量靶标214连接。被动端挡块215上部呈l型结构，其下部与被动端滑槽2111滑动连接，两个被动端挡块215带动两个被动端调节杆212对称调节位置，以模拟不同直径飞行器舱段对接盘213的位置。当被动端调节杆212移动至固定位置后，使用紧固螺栓将被动端挡块215固定在被动架211上。被动端测量靶标214与对接盘213之间的距离是固定的，通过对被动端测量靶标214位置的测量即可推测出对接盘213的位置和姿态。使用外部测量设备对被动端测量靶标214的位置进行测量，其中外部测量设备为现有技术中的测量设备。
37.调节支撑单元22包括被动端支撑架221、支撑脚垫222、调节螺杆223和螺纹套224，支撑脚垫222与螺纹套224铰接。螺纹套224与调节螺杆223螺纹连接，调节螺杆223与被动端支撑架221连接，被动端支撑架221与被动架211底部连接。调节支撑架的高度可通过调节螺杆223和螺纹套224调节，转动螺纹套224即可对调节螺杆223的高度进行调节。调节支撑单元22的数量为四个，保证被动架211可平稳的调节高度。
38.定位盘113中央设置有定位杆1131，对接盘213中央设有与定位杆1131连接的定位槽2131，定位槽2131与定位杆1131尺寸相匹配，定位杆1131与定位槽2131连接后完成主动端对接机构1和被动端对接机构2的自动对接。
39.主动端调节杆112的数量为两个，被动端调节杆212的数量为两个。
40.实施例1
41.转动螺纹套224调节被动端支撑架221的高度，被动端挡块215调节两个被动端调节杆212之间的距离，使得被动端对接机构2处于某一设定的对接初始状态。主动端挡块114调节两个主动端调节杆112之间的距离，手动推动主动端对接机构1，对主动端对接机构1在较大范围内运动来接近被动端对接机构2的过程进行模拟。此时，主动端对接机构1和被动端对接机构2进入自动对接区域，对主动端测量靶标115和被动端测量靶标214的位置进行实时测量。启动驱动电缸122，对主动端对接单元11的姿态进行调整，将定位杆1131与定位槽2131连接。此时，定位盘113与对接盘213完全贴合，完成主动端对接机构1和被动端对接机构2的自动对接模拟试验。
42.因此，本发明采用上述结构的一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置，通过六自由并联单元配合主动端对接单元与被动端对接单元对接，开展各种类型飞行器舱段自动对接模拟试验。
43.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置，其特征在于：包括主动端对接机构和被动端对接机构，所述主动端对接机构包括由上至下设置的主动端对接单元、六自由度并联单元和移动支撑单元，所述主动端对接单元与所述六自由度并联单元铰接，所述六自由度并联单元与所述移动支撑单元固定连接，所述被动端对接机构包括被动端对接单元和调节支撑单元，所述被动端对接单元与所述调节支撑单元连接。2.根据权利要求1所述的一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置，其特征在于：所述主动端对接单元包括主体架、主动端调节杆、定位盘、主动端挡块和主动端测量靶标，所述主体架底部的定位盘与所述六自由度并联单元连接，所述主体架顶部设有与所述主动端挡块滑动连接的主动端滑槽，所述主动端挡块连接的主动端调节杆两端分别与所述定位盘和所述主动端测量靶标连接。3.根据权利要求1所述的一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置，其特征在于：所述六自由度并联单元包括上平台、驱动电缸和底座，所述驱动电缸顶部通过第一铰链与所述上平台铰接，所述驱动电机通过第二铰链与所述底座铰接，所述驱动电缸在所述上平台和所述底座之间均匀设置。4.根据权利要求3所述的一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置，其特征在于：所述移动支撑单元包括主动端支撑架、支撑底座和万向轮，所述主动端支撑架底部通过所述支撑底座与所述万向轮连接，所述主动端支撑架顶部与所述底座连接。5.根据权利要求2所述的一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置，其特征在于：所述被动端对接单元包括被动架、被动端调节杆、对接盘和被动端测量靶标，所述被动架顶部的被动端滑槽与所述被动端挡块滑动连接，所述被动端挡块连接的所述被动端调节杆两端分别与所述对接盘和所述被动端测量靶标连接。6.根据权利要求5所述的一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置，其特征在于：所述调节支撑单元包括被动端支撑架、支撑脚垫、调节螺杆和螺纹套，所述支撑脚垫与所述螺纹套铰接，所述螺纹套与所述调节螺杆螺纹连接，所述调节螺杆与所述被动端支撑架连接，所述被动端支撑架与所述被动架底部连接。7.根据权利要求5所述的一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置，其特征在于：所述定位盘中央设置有定位杆，所述对接盘中央设有与所述定位杆连接的定位槽，所述定位槽与所述定位杆尺寸相匹配。8.根据权利要求5所述的一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置，其特征在于：所述主动端调节杆的数量为两个，所述被动端调节杆的数量为两个。

技术总结
本发明公开了一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置，包括主动端对接机构和被动端对接机构，所述主动端对接机构包括由上至下设置的主动端对接单元、六自由度并联单元和移动支撑单元，所述主动端对接单元与所述六自由度并联单元铰接，所述六自由度并联单元与所述移动支撑单元固定连接，所述被动端对接机构包括被动端对接单元和调节支撑单元，所述被动端对接单元与所述调节支撑单元连接。本发明采用上述结构的一种简易飞行器舱段自动对接的模拟试验装置，通过使用本发明的简易飞行器舱段自动对接模拟试验装置，即可快速便捷有效地开展各种类型飞行器舱段自动对接模拟试验。展各种类型飞行器舱段自动对接模拟试验。展各种类型飞行器舱段自动对接模拟试验。


技术研发人员：冯文煜 孙康 袁秋帆 齐乃明 刘延芳 齐骥 刘一骄 贾拴立 倪晨瑞 周广平 于泽 王少海
受保护的技术使用者：哈尔滨擎天智能科技有限责任公司
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/8/14