本發(fā)明屬于航天器地面總裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及使用機(jī)器人和翻轉(zhuǎn)裝備滿(mǎn)足狹小航天器內(nèi)高密度布局設(shè)備的拆裝要求的拆裝系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

某航天器構(gòu)型為方盒形式，設(shè)備安裝在頂板內(nèi)表面，為倒掛布局。總裝開(kāi)始階段將底板拆除后，進(jìn)行設(shè)備的拆裝。艙內(nèi)設(shè)備布局緊湊，設(shè)備之間間距較小，設(shè)備距離側(cè)壁較近，設(shè)備拆裝過(guò)程需避免磕碰。設(shè)備安裝面深度大，操作人員俯身進(jìn)行設(shè)備拆裝操作難度較大。當(dāng)前類(lèi)似構(gòu)型的航天器的總裝方法基本有三種：

1)航天器不翻轉(zhuǎn)，設(shè)備從下向上，采用托抬的方式進(jìn)行設(shè)備拆裝。此種方式操作人員需仰視進(jìn)行操作，可操作性差，操作風(fēng)險(xiǎn)較大；

2)航天器翻轉(zhuǎn)180°，設(shè)備吊裝進(jìn)出艙內(nèi)進(jìn)行拆裝。使用吊車(chē)進(jìn)行吊裝，考慮到吊車(chē)晃動(dòng)量較大，而航天器艙內(nèi)設(shè)備布局緊湊，存在磕碰風(fēng)險(xiǎn)；

3)將航天器翻轉(zhuǎn)90°，設(shè)備水平進(jìn)出艙內(nèi)進(jìn)行安裝。工作人員抬扶設(shè)備進(jìn)行拆裝，操作風(fēng)險(xiǎn)較大。

目前，這三種航天器拆裝操作的操作方法均難以滿(mǎn)足航天器設(shè)備倒掛布局時(shí)無(wú)論是頂部，還是深度安裝面進(jìn)行拆裝均難以避免拆裝風(fēng)險(xiǎn)的需要，為此，提供一種能夠適應(yīng)這種拆裝要求的拆裝系統(tǒng)是非常迫切的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種基于高精度機(jī)器人和自適應(yīng)翻轉(zhuǎn)裝備的設(shè)備拆裝系統(tǒng)，滿(mǎn)足航天器艙內(nèi)設(shè)備拆裝的總裝需求。

本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

基于機(jī)器人和翻轉(zhuǎn)裝備的航天器設(shè)備拆裝系統(tǒng)，包括機(jī)器人系統(tǒng)、全向移動(dòng)平臺(tái)、自適應(yīng)翻轉(zhuǎn)裝備，其中，機(jī)器人采用六關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)械臂作為主體并配置有控制柜，工業(yè)機(jī)械臂的末端安裝有末端執(zhí)行器，末端執(zhí)行器與待拆裝設(shè)備直接連接，機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)置在全向移動(dòng)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人整體的整體位姿的調(diào)整，機(jī)器人通過(guò)雙目視覺(jué)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，完成設(shè)備的空間定位和路徑規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的拆裝；其中，自適應(yīng)翻轉(zhuǎn)裝備主要由架車(chē)框架、翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)組件、翻轉(zhuǎn)支架、自適應(yīng)升降平臺(tái)組成，架車(chē)框架包括馬鞍形的底板和相對(duì)豎立設(shè)置在底板兩側(cè)上的立柱，立柱內(nèi)側(cè)通過(guò)連接件連接設(shè)置有翻轉(zhuǎn)支架，翻轉(zhuǎn)支架用于安裝連接航天器，翻轉(zhuǎn)支架通過(guò)設(shè)置在立柱外側(cè)的翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)組件，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)支架雙向180°的翻轉(zhuǎn)功能，翻轉(zhuǎn)支架為框架結(jié)構(gòu)，其形狀與航天器連接面的形狀相匹配，架車(chē)框架底板的底部四角上分別設(shè)置有移動(dòng)腳輪和支撐機(jī)構(gòu)，底板上位于兩立柱中間的一側(cè)上設(shè)置有一容納空間，容納空間底部垂直于底板向下延伸，容納空間底部上設(shè)置有自適應(yīng)電動(dòng)升降平臺(tái)，其中，架車(chē)框架與機(jī)器人之間有線(xiàn)連接，機(jī)器人將待安裝的航天器設(shè)備的位置信息發(fā)送給翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)組件和自適應(yīng)升降平臺(tái)，根據(jù)待安裝航天器設(shè)備的位置實(shí)時(shí)調(diào)整自適應(yīng)升降平臺(tái)的高度，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)架車(chē)與機(jī)器人的自適應(yīng)功能。

其中，機(jī)器人全向移動(dòng)平臺(tái)用于對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行工位轉(zhuǎn)移，并在使用過(guò)程中進(jìn)行穩(wěn)定支撐。

進(jìn)一步地，全向移動(dòng)平臺(tái)的高度滿(mǎn)足機(jī)械臂操作高度的要求。

進(jìn)一步地，在工位轉(zhuǎn)移方面，全向移動(dòng)臺(tái)采用具有零轉(zhuǎn)彎半徑的基于麥克納姆輪結(jié)構(gòu)的電動(dòng)移動(dòng)車(chē)。

其中，翻轉(zhuǎn)框架由自身呈對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的工字型框架構(gòu)成，中間部分具有工字型的空間。

其中，立柱與底板連接的拐角處設(shè)置有三角形的加強(qiáng)筋。

其中，移動(dòng)腳輪設(shè)置在支撐機(jī)構(gòu)附近。

其中，自適應(yīng)電動(dòng)升降平臺(tái)實(shí)現(xiàn)操作者合適的操作高度。

其中，工業(yè)機(jī)械臂的末端安裝的末端執(zhí)行器根據(jù)柔性控制系統(tǒng)進(jìn)行柔性隨動(dòng)操作控制，以避免碰觸待安裝的航天器設(shè)備。

其中，機(jī)器人系統(tǒng)具有示教器組，機(jī)器人系統(tǒng)具有示教器組，用于通過(guò)機(jī)械臂系統(tǒng)顯示安裝設(shè)備的外部受力大小和方向以及設(shè)備的姿態(tài)，以便于表征安裝設(shè)備過(guò)程中設(shè)備與被安裝表面的接觸情況，確保安裝設(shè)備的安裝過(guò)程的安全可靠。

其中，機(jī)器人系統(tǒng)在末端執(zhí)行器上有力傳感器有效控制設(shè)備與被安裝面之間的接觸力。

本發(fā)明能夠根據(jù)待位置信息實(shí)時(shí)調(diào)整自適應(yīng)升降平臺(tái)的高度，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)架車(chē)與機(jī)器人的自適應(yīng)功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，便捷地進(jìn)行升降平臺(tái)的快速調(diào)整。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的基于機(jī)器人和翻轉(zhuǎn)裝備的航天器設(shè)備拆裝系統(tǒng)的示意圖；

其中，1－機(jī)器人系統(tǒng)、2－雙目視覺(jué)控制系統(tǒng)、3－末端執(zhí)行器、4－待拆裝設(shè)備、5－航天器、6－自適應(yīng)翻轉(zhuǎn)裝備、7－全向移動(dòng)平臺(tái)、8－控制柜；

圖2為本發(fā)明的基于機(jī)器人和翻轉(zhuǎn)裝備的航天器設(shè)備拆裝系統(tǒng)中自適應(yīng)翻轉(zhuǎn)裝備的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，601－翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)組件、602－翻轉(zhuǎn)支架、603－架車(chē)框架、604－移動(dòng)腳輪、605－支撐機(jī)構(gòu)、606－自適應(yīng)電動(dòng)升降平臺(tái)。

具體實(shí)施方式

以下介紹的是作為本發(fā)明所述內(nèi)容的具體實(shí)施方式，下面通過(guò)具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的所述內(nèi)容作進(jìn)一步的闡明。當(dāng)然，描述下列具體實(shí)施方式只為示例本發(fā)明的不同方面的內(nèi)容，而不應(yīng)理解為限制本發(fā)明范圍。

參見(jiàn)圖1，圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式的基于機(jī)器人和翻轉(zhuǎn)裝備的航天器設(shè)備拆裝系統(tǒng)的基本組成示意圖，其中，本發(fā)明的基于機(jī)器人和翻轉(zhuǎn)裝備的航天器設(shè)備拆裝系統(tǒng)，主要包括機(jī)器人系統(tǒng)1、全向移動(dòng)平臺(tái)7、自適應(yīng)翻轉(zhuǎn)裝備6，其中，機(jī)器人系統(tǒng)1采用六關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)械臂作為主體并配置有控制柜8，工業(yè)機(jī)械臂的末端安裝有末端執(zhí)行器3，末端執(zhí)行器與待拆裝設(shè)備4直接連接，機(jī)器人系統(tǒng)1設(shè)置在全向移動(dòng)平臺(tái)7上，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人整體的整體位姿的調(diào)整，機(jī)器人系統(tǒng)1通過(guò)雙目視覺(jué)控制系統(tǒng)2進(jìn)行控制，完成待拆裝設(shè)備4的空間定位和路徑規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的拆裝。

具體來(lái)說(shuō)，高精度機(jī)器人系統(tǒng)1是裝配系統(tǒng)中的主要設(shè)備，對(duì)航天器5艙內(nèi)設(shè)備進(jìn)行安裝時(shí)，首先將機(jī)器人系統(tǒng)1通過(guò)全向移動(dòng)平臺(tái)7移動(dòng)至自適應(yīng)翻轉(zhuǎn)裝備6前，自適應(yīng)翻轉(zhuǎn)裝備6將航天器5翻轉(zhuǎn)90°，呈垂直狀態(tài)。通過(guò)機(jī)器人1與待安裝設(shè)備4間的末端執(zhí)行器3將待安裝設(shè)備4固定至機(jī)器人末端。機(jī)器人1系統(tǒng)可以對(duì)待安裝設(shè)備4實(shí)現(xiàn)靈活、高精度的位置、姿態(tài)調(diào)整，且能夠在安裝位置穩(wěn)定的保持所述設(shè)備。操作人員在觀察設(shè)備到位情況的同時(shí)，通過(guò)雙目視覺(jué)控制系統(tǒng)2的控制，逐步控制設(shè)備到達(dá)安裝位置。

參見(jiàn)圖2，圖2為本發(fā)明的基于機(jī)器人和翻轉(zhuǎn)裝備的航天器設(shè)備拆裝系統(tǒng)中自適應(yīng)翻轉(zhuǎn)裝備的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，自適應(yīng)翻轉(zhuǎn)裝備主要由架車(chē)框架603、翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)組件601、翻轉(zhuǎn)支架602、自適應(yīng)升降平臺(tái)606組成，架車(chē)框架603包括馬鞍形的底板和相對(duì)豎立設(shè)置在底板兩側(cè)上的立柱，立柱內(nèi)側(cè)通過(guò)連接件連接設(shè)置有翻轉(zhuǎn)支架602，翻轉(zhuǎn)支架602用于安裝連接航天器5，翻轉(zhuǎn)支架602通過(guò)設(shè)置在立柱外側(cè)的翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)組件601，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)支架602雙向180°的翻轉(zhuǎn)功能，翻轉(zhuǎn)支架602為框架結(jié)構(gòu)，其形狀與航天器連接面的形狀相匹配，架車(chē)框架603底板的底部四角上分別設(shè)置有移動(dòng)腳輪604和支撐機(jī)構(gòu)605，底板上位于兩立柱中間的一側(cè)上設(shè)置有一容納空間，容納空間底部垂直于底板向下延伸，容納空間底部上設(shè)置有自適應(yīng)電動(dòng)升降平臺(tái)606，其中，架車(chē)框架601與機(jī)器人1之間有線(xiàn)連接，機(jī)器人1將待安裝的航天器設(shè)備4的位置信息發(fā)送給翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)組件602和自適應(yīng)升降平臺(tái)606，根據(jù)待安裝航天器設(shè)備5的位置實(shí)時(shí)調(diào)整自適應(yīng)升降平臺(tái)606的高度，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)架車(chē)與機(jī)器人的自適應(yīng)功能。

當(dāng)航天器需要進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整時(shí)，翻轉(zhuǎn)支架602通過(guò)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)組件601翻轉(zhuǎn)至指定的姿態(tài)后，通過(guò)自鎖功能可以保證翻轉(zhuǎn)架的位置不動(dòng)。架車(chē)框架603的平臺(tái)為非對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)，一側(cè)為鏤空設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足對(duì)航天器較低位置的設(shè)備的拆裝操作，另一側(cè)設(shè)計(jì)自適應(yīng)電動(dòng)升降平臺(tái)606，滿(mǎn)足對(duì)航天器較高位置的設(shè)備的拆裝操作。翻轉(zhuǎn)裝備可以通過(guò)移動(dòng)腳輪604進(jìn)行廠(chǎng)房的轉(zhuǎn)運(yùn)，通過(guò)支撐機(jī)構(gòu)605實(shí)現(xiàn)裝備的固定。操作人員通過(guò)自適應(yīng)翻轉(zhuǎn)裝備的電動(dòng)升降平臺(tái)606，到達(dá)合適的操作高度，進(jìn)行設(shè)備緊固件的安裝。設(shè)備安裝到位后，操作人員斷開(kāi)末端執(zhí)行器與設(shè)備之間的連接，控制機(jī)器人離開(kāi)航天器。對(duì)航天器艙內(nèi)設(shè)備進(jìn)行拆除時(shí)，先操作機(jī)器人末端執(zhí)行器到達(dá)航天器艙內(nèi)設(shè)備處，將末端執(zhí)行器與設(shè)備連接到位。將設(shè)備的安裝緊固件拆除后，通過(guò)雙目視覺(jué)控制系統(tǒng)將設(shè)備從航天器艙內(nèi)拆除。

盡管上文對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式給予了詳細(xì)描述和說(shuō)明，但是應(yīng)該指明的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以依據(jù)本發(fā)明的精神對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作用在未超出說(shuō)明書(shū)及附圖所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。