基于机器人和翻转装备的航天器设备拆装系统的制作方法

本发明属于航天器地面总装技术领域，具体涉及使用机器人和翻转装备满足狭小航天器内高密度布局设备的拆装要求的拆装系统。

背景技术：

某航天器构型为方盒形式，设备安装在顶板内表面，为倒挂布局。总装开始阶段将底板拆除后，进行设备的拆装。舱内设备布局紧凑，设备之间间距较小，设备距离侧壁较近，设备拆装过程需避免磕碰。设备安装面深度大，操作人员俯身进行设备拆装操作难度较大。当前类似构型的航天器的总装方法基本有三种：

1)航天器不翻转，设备从下向上，采用托抬的方式进行设备拆装。此种方式操作人员需仰视进行操作，可操作性差，操作风险较大；

2)航天器翻转180°，设备吊装进出舱内进行拆装。使用吊车进行吊装，考虑到吊车晃动量较大，而航天器舱内设备布局紧凑，存在磕碰风险；

3)将航天器翻转90°，设备水平进出舱内进行安装。工作人员抬扶设备进行拆装，操作风险较大。

目前，这三种航天器拆装操作的操作方法均难以满足航天器设备倒挂布局时无论是顶部，还是深度安装面进行拆装均难以避免拆装风险的需要，为此，提供一种能够适应这种拆装要求的拆装系统是非常迫切的。

技术实现要素：

基于此，本发明的发明目的在于提供一种基于高精度机器人和自适应翻转装备的设备拆装系统，满足航天器舱内设备拆装的总装需求。

本发明是通过如下技术方案实现的：

基于机器人和翻转装备的航天器设备拆装系统，包括机器人系统、全向移动平台、自适应翻转装备，其中，机器人采用六关节工业机械臂作为主体并配置有控制柜，工业机械臂的末端安装有末端执行器，末端执行器与待拆装设备直接连接，机器人系统设置在全向移动平台上，实现机器人整体的整体位姿的调整，机器人通过双目视觉控制系统进行控制，完成设备的空间定位和路径规划，实现设备的拆装；其中，自适应翻转装备主要由架车框架、翻转驱动组件、翻转支架、自适应升降平台组成，架车框架包括马鞍形的底板和相对竖立设置在底板两侧上的立柱，立柱内侧通过连接件连接设置有翻转支架，翻转支架用于安装连接航天器，翻转支架通过设置在立柱外侧的翻转驱动组件，实现翻转支架双向180°的翻转功能，翻转支架为框架结构，其形状与航天器连接面的形状相匹配，架车框架底板的底部四角上分别设置有移动脚轮和支撑机构，底板上位于两立柱中间的一侧上设置有一容纳空间，容纳空间底部垂直于底板向下延伸，容纳空间底部上设置有自适应电动升降平台，其中，架车框架与机器人之间有线连接，机器人将待安装的航天器设备的位置信息发送给翻转驱动组件和自适应升降平台，根据待安装航天器设备的位置实时调整自适应升降平台的高度，实现翻转架车与机器人的自适应功能。

其中，机器人全向移动平台用于对机器人系统进行工位转移，并在使用过程中进行稳定支撑。

进一步地，全向移动平台的高度满足机械臂操作高度的要求。

进一步地，在工位转移方面，全向移动台采用具有零转弯半径的基于麦克纳姆轮结构的电动移动车。

其中，翻转框架由自身呈对称结构的工字型框架构成，中间部分具有工字型的空间。

其中，立柱与底板连接的拐角处设置有三角形的加强筋。

其中，移动脚轮设置在支撑机构附近。

其中，自适应电动升降平台实现操作者合适的操作高度。

其中，工业机械臂的末端安装的末端执行器根据柔性控制系统进行柔性随动操作控制，以避免碰触待安装的航天器设备。

其中，机器人系统具有示教器组，机器人系统具有示教器组，用于通过机械臂系统显示安装设备的外部受力大小和方向以及设备的姿态，以便于表征安装设备过程中设备与被安装表面的接触情况，确保安装设备的安装过程的安全可靠。

其中，机器人系统在末端执行器上有力传感器有效控制设备与被安装面之间的接触力。

本发明能够根据待位置信息实时调整自适应升降平台的高度，实现翻转架车与机器人的自适应功能，结构简单，操作方便，便捷地进行升降平台的快速调整。

附图说明

图1为本发明的基于机器人和翻转装备的航天器设备拆装系统的示意图；

其中，1－机器人系统、2－双目视觉控制系统、3－末端执行器、4－待拆装设备、5－航天器、6－自适应翻转装备、7－全向移动平台、8－控制柜；

图2为本发明的基于机器人和翻转装备的航天器设备拆装系统中自适应翻转装备的结构示意图；

其中，601－翻转驱动组件、602－翻转支架、603－架车框架、604－移动脚轮、605－支撑机构、606－自适应电动升降平台。

具体实施方式

以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。

参见图1，图1为本发明一实施方式的基于机器人和翻转装备的航天器设备拆装系统的基本组成示意图，其中，本发明的基于机器人和翻转装备的航天器设备拆装系统，主要包括机器人系统1、全向移动平台7、自适应翻转装备6，其中，机器人系统1采用六关节工业机械臂作为主体并配置有控制柜8，工业机械臂的末端安装有末端执行器3，末端执行器与待拆装设备4直接连接，机器人系统1设置在全向移动平台7上，实现机器人整体的整体位姿的调整，机器人系统1通过双目视觉控制系统2进行控制，完成待拆装设备4的空间定位和路径规划，实现设备的拆装。

具体来说，高精度机器人系统1是装配系统中的主要设备，对航天器5舱内设备进行安装时，首先将机器人系统1通过全向移动平台7移动至自适应翻转装备6前，自适应翻转装备6将航天器5翻转90°，呈垂直状态。通过机器人1与待安装设备4间的末端执行器3将待安装设备4固定至机器人末端。机器人1系统可以对待安装设备4实现灵活、高精度的位置、姿态调整，且能够在安装位置稳定的保持所述设备。操作人员在观察设备到位情况的同时，通过双目视觉控制系统2的控制，逐步控制设备到达安装位置。

参见图2，图2为本发明的基于机器人和翻转装备的航天器设备拆装系统中自适应翻转装备的结构示意图，其中，自适应翻转装备主要由架车框架603、翻转驱动组件601、翻转支架602、自适应升降平台606组成，架车框架603包括马鞍形的底板和相对竖立设置在底板两侧上的立柱，立柱内侧通过连接件连接设置有翻转支架602，翻转支架602用于安装连接航天器5，翻转支架602通过设置在立柱外侧的翻转驱动组件601，实现翻转支架602双向180°的翻转功能，翻转支架602为框架结构，其形状与航天器连接面的形状相匹配，架车框架603底板的底部四角上分别设置有移动脚轮604和支撑机构605，底板上位于两立柱中间的一侧上设置有一容纳空间，容纳空间底部垂直于底板向下延伸，容纳空间底部上设置有自适应电动升降平台606，其中，架车框架601与机器人1之间有线连接，机器人1将待安装的航天器设备4的位置信息发送给翻转驱动组件602和自适应升降平台606，根据待安装航天器设备5的位置实时调整自适应升降平台606的高度，实现翻转架车与机器人的自适应功能。

当航天器需要进行姿态调整时，翻转支架602通过翻转驱动组件601翻转至指定的姿态后，通过自锁功能可以保证翻转架的位置不动。架车框架603的平台为非对称设计，一侧为镂空设计，满足对航天器较低位置的设备的拆装操作，另一侧设计自适应电动升降平台606，满足对航天器较高位置的设备的拆装操作。翻转装备可以通过移动脚轮604进行厂房的转运，通过支撑机构605实现装备的固定。操作人员通过自适应翻转装备的电动升降平台606，到达合适的操作高度，进行设备紧固件的安装。设备安装到位后，操作人员断开末端执行器与设备之间的连接，控制机器人离开航天器。对航天器舱内设备进行拆除时，先操作机器人末端执行器到达航天器舱内设备处，将末端执行器与设备连接到位。将设备的安装紧固件拆除后，通过双目视觉控制系统将设备从航天器舱内拆除。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，本领域的技术人员可以依据本发明的精神对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用在未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明保护范围之内。