一种舱段自动对接方法与流程

本发明涉及自动化设备技术领域，具体涉及一种舱段自动对接方法。

背景技术：

发射技术领域中的产品结构复杂，通常由多个舱段组成，所有的舱段生产完毕之后，需要将其对接组装起来形成最后的产品。目前大部分舱段对接设备都是依靠人工进行操作，工作量大，效率低下。目前发射技术领域成为热点方向，生产任务日益繁重，因此需要一种能实现舱段自动对接的机械设备，提高生产效率。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：针对目前人工舱段对接效率低下的问题，提出一种舱段自动对接方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种舱段自动对接方法，首先设计一种舱段自动对接装置，包括第一底座1、控制面板2、a舱段7前支撑小车3、a舱段7后支撑小车4、b舱段8前支撑小车5、b舱段8后支撑小车6，其中：

所述底座1固定在地面上，控制面板2安装在第一底座1上，a舱段7前支撑小车3固定于第一底座1最前端，a舱段7后支撑小车4位于a舱段7前支撑小车3后面并固定安装在第一底座1上，b舱段8前支撑小车5安装在第一底座1的第一导轨12上，b舱段8后支撑小车6安装在第一底座1的第一导轨12上并位于b舱段8前支撑小车5后面。

所述第一底座1为一长方体平台，第一底座1后半部设有第一导轨安装板11，导轨12通过螺钉固定安装在第一导轨安装板11上，b舱段8前支撑小车5底部安装有第一滑块57，b舱段8后支撑小车6底部安装有第二滑块67，第一滑块57、第二滑块67与第一导轨12配合，b舱段8前支撑小车5和b舱段8后支撑小车6可沿着第一导轨12前后平移，底座1前部和中间部分设有m10螺纹孔，a舱段7后支撑小车4和a舱段7前支撑小车3固定安装在第一底座1上，紧靠第一导轨安装板11设有齿条13，该齿条13与b舱段8后支撑小车6上的齿轮613相配合，第一底座1的侧面设有控制面板2安装座14。

所述a舱段7前支撑小车3由第二底座31、第一滚轮32、第一抱环33以及第一抱环限位板34组成，第二底座31固定在第一底座1上，第一滚轮32安装在第一底座1上可绕着中心轴转动，第一抱环33与2个第一滚轮32相接触，在第一滚轮32的作用下第一抱环33可绕自己的中心轴转动，第一抱环33内侧与舱段接触并且可将舱段锁紧，第一抱环限位板34可限制第一抱环33的轴向位移。

所述a舱段7后支撑小车4由第三底座41、动力箱42、第二滚轮43、第二抱环限位板44以及第二抱环45组成，第三底座41固定在第一底座1上，第二滚轮43安装在第三底座41上可绕着中心轴转动，第二抱环45与2个第二滚轮43相接触，在第二滚轮43的作用下第二抱环45可以绕自己的中心轴转动，第二抱环45内侧与舱段接触并且可以将舱段锁紧，第二抱环限位板44可以限制第二抱环45的轴向位移，动力箱42由旋转电机421、第一手轮422、转换器423以及减速器424组成，旋转电机421以及第一手轮422均可为第二滚轮43转动提供动力，转换器423与第二滚轮43连接可以将动力传给第二滚轮43，在自动模式下，旋转电机421为第二滚轮43提供动力，在手动对接的模式下，利用第一手轮422为第二滚轮43提供动力，第二滚轮43可以带动第二抱环45转动，进而可以对舱段进行360°滚转调整。

所述b舱段8前支撑小车5由第一下底座51、第一上底座52、第三抱环限位板53、第三抱环54、第三滚轮55、第一滚轮支座56、第一滑块57以及传感器58组成，传感器58安装在第三抱环54上，用来测量两个舱段之间的相对位姿，并将信号反馈给控制面板2，用于控制对接过程，第一下底座52底部设有所述第一滑块57，b舱段8前支撑小车5通过第一滑块57可沿底座1上的第一导轨12前后移动，位于第一下底座51中的第一滚珠丝杠513通过第一丝杠支座514固定在第一下底座51上，第一滚珠丝杠513一端与一第一电机515连接，另一端与一第二手轮511连接，两者都可以为第一滚珠丝杠513提供动力，一第二导轨安装板516固连在第一下底座51上，第二导轨安装板516上通过螺钉固定有第二导轨512，位于第一下底座51中的第一轴套526与第一滚珠丝杠513相配合，第一轴套526固定在一第一轴套安装座525上，第一轴套安装座525上端面与第一上底座52固连，第一轴套安装座525下端面设有第三滑块524，第三滑块524可在第二导轨512上左右滑动，在自动模式下，第一电机515为第一滚珠丝杠513的旋转提供动力，在手动对接的模式下，利用第二手轮511为第一滚珠丝杠513旋转提供动力，第一滚珠丝杠513旋转可带动第一轴套526左右移动，进而可实现第一上底座52的左右移动，第一上底座52上固定有第一转向器522，第一转向器522一端与一第二电机523相连，另一端与一第三手轮521相连，二者都可以为第一转向器522提供动力，一第一升降柱527一端与第一转向器522的上端面相连，第一升降柱527另一端固定在第一滚轮支座56的凸台561上面，当第二电机523或第三手轮521为第一转向器522提供动力时，第一转向器522可将此动力转化为第一升降柱527的上下移动，进而可以实现第三抱环54的上下移动，第三滚轮55安装在第一滚轮支座56上可绕着中心轴转动，第三抱环54与2个第三滚轮55相接触，在第三滚轮55的作用下第三抱环54可以绕自己的中心轴转动，第三抱环54内侧与舱段接触并且可将舱段锁紧，第三抱环限位板53可以限制第三抱环54的轴向位移。

所述b舱段8后支撑小车6由第二下底座61、第二上底座62、第四抱环限位板63、第四抱环64、第四滚轮65、第二滚轮支座66以及第二滑块67，第二下底座61底部设有第二滑块67，b舱段8后支撑小车6通过第二滑块67可沿第一底座1上的第一导轨12前后移动，第二下底座61上固定有第二转向器612，第二转向器612一端与一第三电机614相连，另一端与一第四手轮611相连，二者都可以为第二转向器612提供动力，第二转向器612下端与一齿轮613相连，齿轮613与第一底座1上的齿条13相配合，当第三电机614或者第四手轮611为第二转向器612提供动力时，齿轮613与齿条13可以将其转化为b舱段8后支撑小车6前后移动，一第二滚珠丝杠618通过第二丝杠支座617固定在下底座61上，第二滚珠丝杠618一端与一第四电机616连接，另一端与第四手轮611连接，两者都可以为第二滚珠丝杠618提供动力，一第三导轨安装板619固连在第二下底座61上，一第三导轨6110通过螺钉固定在第三导轨安装板619上，一第二轴套626与第二滚珠丝杠618相配合，第二轴套626固定在第二轴套安装座624上，第二轴套安装座624上端面与第二上底座62固连，第二轴套安装座624下端面设有4个第四滑块625，第四滑块625可在第三导轨6110上左右滑动，在自动模式下，第四电机616为第二滚珠丝杠618的旋转提供动力，在手动对接的模式下，工作人员利用第四手轮611为第二滚珠丝杠618旋转提供动力，第二滚珠丝杠618旋转可带动第二轴套626左右移动，进而可实现第二上底座62的左右移动，第三转向器622固定在第二上底座62上，第三转向器622一端与第四电机623相连，另一端与第五手轮621相连，二者都可以为第三转向器622提供动力，一第二升降柱627与第三转向器622的上端面相连，第二升降柱627另一端固定在第二滚轮支座66的凸台661上面，当第四电机623或第五手轮621为第二转向器622提供动力时，第二转向器622可以将此动力转化为第二升降柱627的上下移动，进而可以实现第四抱环64的上下移动，第四滚轮65安装在第二滚轮支座66上可绕着中心轴转动，第四抱环64与2个第四滚轮65相接触，在第四滚轮65的作用下第四抱环64可以绕自己的中心轴转动，第四抱环64内侧与舱段接触并且可以将舱段锁紧，抱环限位板63可以限制第四抱环64的轴向位移。

然后利用所述装置按照如下方法进行舱段对接：

a舱段前支撑小车(3)的第一抱环(33)具有1个随动自由度，跟随a舱段后支撑小车(4)的第二抱环(45)转动，a舱段后支撑小车(4)的第二抱环(45)具有一个主动自由度，在第一手轮(422)或旋转电机(421)的带动下转动，b舱段前支撑小车(5)的第三抱环(54)具有2个主动自由度以及1个随动自由度，在第二手轮(511)或者第二电机(515)带动下可左右平移，在第三手轮(521)或者第二电机(523)带动下可上下平移，亦可跟随b舱段前支撑小车(6)前后移动，b舱段后支撑小车(6)的第三抱环(54)具有3个主动自由度，在第二手轮(611)或者第三电机(614)带动下可前后平移，在第四手轮(611)或者第四电机(616)带动下可左右平移，在第五手轮(621)或者第四电机(623)带动下可上下平移；

将b舱段放置于b舱段前支撑小车(5)以及b舱段后支撑小车(6)的抱环中定位，将a舱段放置于a舱段前支撑小车(3)以及a舱段前支撑小车(4)的抱环中定位，以a舱段作为对接的姿态基准，开始启动对接后，通过第二手轮(611)或者第四电机(616)控制b舱段后支撑小车行走，使得a舱段和b舱段间距不大于120mm处停止，通过手脉或电机调整a舱段和b舱段的姿态，直至系统给出语音提示信号：“位姿调整完毕，允许自动对接”；

通过控制面板(2)给出自动对接指令，自动行进到距a舱段端10mm左右时停止，观察舱段对正情况，确认无误后继续执行自动对接指令，直至给出语音提示信号：“发动机自动对接完毕”。

优选地，所述控制面板2为电气控制系统，控制面板2的侧面设有电缆接口26，电缆接口26与各个电气设备电缆相连接，控制面板2的底部设有安装板27，安装板27上设有2个长圆孔，利用螺钉m5安装在第一底座1的安装座14上。

优选地，所述控制面板2的前面设有触摸屏21。

优选地，所述控制面板2的前面设电源开关24。

优选地，所述控制面板2的前面设有充电开关25、指示灯26。

(三)有益效果

本发明利用传感器检测两个舱段之间的相对位姿，达到对接条件之后，自动进行对接。该设备允许人工进行对接，以应对意外情况或者故障。该设备可以极大地提高对接地效率，提升生产效率。

附图说明

图1为本发明方法中设计的整体结构示意图；

图2为本发明中第一底座示意图；

图3是本发明中控制面板示意图；

图4是本发明中a舱段前支撑小车示意图；

图5是本发明中a舱段后支撑小车示意图；

图6是本发明中b舱段前支撑小车示意图；

图7是图6中a处局部放大图；

图8是本发明中b舱段后支撑小车示意图；

图9是图8中b处局部放大图；

图10是b舱段前支撑小车另一方向视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

如图1所示，本发明一种舱段对接方法，首先设计一种舱段自动对接装置，该装置包括第一底座1、控制面板2、a舱段7前支撑小车3、a舱段7后支撑小车4、b舱段8前支撑小车5、b舱段8后支撑小车6，其中：

底座1固定在地面上，控制面板2安装在第一底座1上，a舱段7前支撑小车3固定于第一底座1最前端，a舱段7后支撑小车4位于a舱段7前支撑小车3后面并固定安装在第一底座1上，b舱段8前支撑小车5安装在第一底座1的第一导轨12上，b舱段8后支撑小车6安装在第一底座1的第一导轨12上并位于b舱段8前支撑小车5后面。

如图2、图5、图8所示，所述第一底座1为一长方体平台，4角分别设有1个通孔，通过螺钉m10固定在地面上，第一底座1后半部设有第一导轨安装板11，导轨12通过螺钉固定安装在第一导轨安装板11上，b舱段8前支撑小车5底部安装有第一滑块57，b舱段8后支撑小车6底部安装有第二滑块67，第一滑块57、第二滑块67与第一导轨12配合，b舱段8前支撑小车5和b舱段8后支撑小车6可沿着第一导轨12前后平移，底座1前部和中间部分设有m10螺纹孔，a舱段7后支撑小车4和a舱段7前支撑小车3通过螺钉m10固定安装在第一底座1上，紧靠第一导轨安装板11设有齿条13，该齿条13与b舱段8后支撑小车6上的齿轮613相配合，第一底座1的侧面设有控制面板2安装座14。

如图3所示，所述控制面板2为电气控制系统，控制面板2的侧面设有电缆接口26，电缆接口26与各个电气设备电缆相连接，控制面板2的前面分别设有触摸屏21、语音模块22、电源开关24、充电开关25、指示灯26，控制面板2的底部设有安装板27，安装板27上设有2个长圆孔，利用螺钉m5安装在第一底座1的安装座14上。

如图4所示，所述a舱段7前支撑小车3由第二底座31、第一滚轮32、第一抱环33以及第一抱环限位板34组成，第二底座31上设有4个通孔，通过4个螺钉m10固定在第一底座1上，第一滚轮32安装在第一底座1上可绕着中心轴转动，第一抱环33与2个第一滚轮32相接触，在第一滚轮32的作用下第一抱环33可以绕自己的中心轴转动，第一抱环33内侧与舱段接触并且可以将舱段锁紧，第一抱环限位板34可限制第一抱环33的轴向位移，防止第一抱环33掉落。

如图5所示，所述a舱段7后支撑小车4由第三底座41、动力箱42、第二滚轮43、第二抱环限位板44以及第二抱环45组成，第三底座41上设有4个通孔，通过4个螺钉m10固定在第一底座1上，第二滚轮43安装在第三底座41上可绕着中心轴转动，第二抱环45与2个第二滚轮43相接触，在第二滚轮43的作用下第二抱环45可以绕自己的中心轴转动，第二抱环45内侧与舱段接触并且可以将舱段锁紧，第二抱环限位板44可以限制第二抱环45的轴向位移，防止第二抱环45掉落。动力箱42由旋转电机421、第一手轮422、转换器423以及减速器424组成，旋转电机421以及第一手轮422均可为第二滚轮43转动提供动力，转换器423与第二滚轮43连接可以将动力传给第二滚轮43。在自动模式下，旋转电机421为第二滚轮43提供动力。在手动对接的模式下，工作人员利用第一手轮422为第二滚轮43提供动力。第二滚轮43可以带动第二抱环45转动，进而可以对舱段进行360°滚转调整。

如图6、图7所示，所述b舱段8前支撑小车5由第一下底座51、第一上底座52、第三抱环限位板53、第三抱环54、第三滚轮55、第一滚轮支座56、第一滑块57以及传感器58组成。传感器58安装在第三抱环54上，用来测量两个舱段之间的相对位姿，并将信号反馈给控制面板2，用于控制对接过程。第一下底座52底部设有所述第一滑块57，b舱段8前支撑小车5通过第一滑块57可沿底座1上的第一导轨12前后移动。位于第一下底座51中的第一滚珠丝杠513通过第一丝杠支座514固定在第一下底座51上，第一滚珠丝杠513一端与一第一电机515连接，另一端与一第二手轮511连接，两者都可以为第一滚珠丝杠513提供动力。一第二导轨安装板516固连在第一下底座51上，第二导轨安装板516上通过螺钉固定有第二导轨512。位于第一下底座51中的第一轴套526与第一滚珠丝杠513相配合，第一轴套526固定在一第一轴套安装座525上，第一轴套安装座525上端面与第一上底座52固连，第一轴套安装座525下端面设有第三滑块524，第三滑块524可在第二导轨512上左右滑动。在自动模式下，第一电机515为第一滚珠丝杠513的旋转提供动力。在手动对接的模式下，工作人员利用第二手轮511为第一滚珠丝杠513旋转提供动力。第一滚珠丝杠513旋转可带动第一轴套526左右移动，进而可实现第一上底座52的左右移动。第一上底座52上固定有第一转向器522。第一转向器522一端与一第二电机523相连，另一端与一第三手轮521相连，二者都可以为第一转向器522提供动力。一第一升降柱527一端与第一转向器522的上端面相连，第一升降柱527另一端固定在第一滚轮支座56的凸台561上面。当第二电机523或第三手轮521为第一转向器522提供动力时，第一转向器522可以将此动力转化为第一升降柱527的上下移动，进而可以实现第三抱环54的上下移动。第三滚轮55安装在第一滚轮支座56上可绕着中心轴转动，第三抱环54与2个第三滚轮55相接触，在第三滚轮55的作用下第三抱环54可以绕自己的中心轴转动，第三抱环54内侧与舱段接触并且可以将舱段锁紧，第三抱环限位板53可以限制第三抱环54的轴向位移，防止第三抱环54掉落。

如图8所示，所述b舱段8后支撑小车6由第二下底座61、第二上底座62、第四抱环限位板63、第四抱环64、第四滚轮65、第二滚轮支座66以及第二滑块67。第二下底座61底部设有第二滑块67，b舱段8后支撑小车6通过第二滑块67可沿第一底座1上的第一导轨12前后移动。第二下底座61上固定有第二转向器612。第二转向器612一端与一第三电机614相连，另一端与一第四手轮611相连，二者都可以为第二转向器612提供动力。第二转向器612下端与一齿轮613相连，齿轮613与第一底座1上的齿条13相配合。当第三电机614或者第四手轮611为第二转向器612提供动力时，齿轮613与齿条13可以将其转化为b舱段8后支撑小车6前后移动。一第二滚珠丝杠618通过第二丝杠支座617固定在下底座61上，第二滚珠丝杠618一端与一第四电机616连接，另一端与第四手轮611连接，两者都可以为第二滚珠丝杠618提供动力。一第三导轨安装板619固连在第二下底座61上，一第三导轨6110通过螺钉固定在第三导轨安装板619上。一第二轴套626与第二滚珠丝杠618相配合，第二轴套626固定在第二轴套安装座624上，第二轴套安装座624上端面与第二上底座62固连，第二轴套安装座624下端面设有4个第四滑块625，第四滑块625可在第三导轨6110上左右滑动。在自动模式下，第四电机616为第二滚珠丝杠618的旋转提供动力。在手动对接的模式下，工作人员利用第四手轮611为第二滚珠丝杠618旋转提供动力。第二滚珠丝杠618旋转可带动第二轴套626左右移动，进而可实现第二上底座62的左右移动。第三转向器622固定在第二上底座62上。第三转向器622一端与第四电机623相连，另一端与第五手轮621相连，二者都可以为第三转向器622提供动力。一第二升降柱627与第三转向器622的上端面相连，第二升降柱627另一端固定在第二滚轮支座66的凸台661上面。当第四电机623或第五手轮621为第二转向器622提供动力时，第二转向器622可以将此动力转化为第二升降柱627的上下移动，进而可以实现第四抱环64的上下移动。第四滚轮65安装在第二滚轮支座66上可绕着中心轴转动，第四抱环64与2个第四滚轮65相接触，在第四滚轮65的作用下第四抱环64可以绕自己的中心轴转动，第四抱环64内侧与舱段接触并且可以将舱段锁紧，抱环限位板63可以限制第四抱环64的轴向位移，防止第四抱环64掉落。

本发明的工作原理及流程如下：

a舱段7前支撑小车3的第一抱环33具有1个随动自由度，跟随a舱段7后支撑小车4的第二抱环45转动。a舱段7后支撑小车4的第二抱环45具有一个主动自由度，在第一手轮422或旋转电机421的带动下转动。b舱段8前支撑小车5的第三抱环54具有2个主动自由度以及1个随动自由度，在第二手轮511或者第二电机515带动下可左右平移，在第三手轮521或者第二电机523带动下可上下平移，亦可跟随b舱段8前支撑小车6前后移动。b舱段8后支撑小车6的第三抱环54具有3个主动自由度，在第二手轮611或者第三电机614带动下可前后平移，在第四手轮611或者第四电机616带动下可左右平移，在第五手轮621或者第四电机623带动下可上下平移。

将b舱段8放置于b舱段8前支撑小车5以及b舱段8后支撑小车6的抱环中定位，将a舱段7放置于a舱段7前支撑小车3以及a舱段7前支撑小车4的抱环中定位。以a舱段7作为对接的姿态基准。在b舱段8前支撑小车5的第三抱环54上安装传感器58。开始启动对接后，通过第二手轮611或者第四电机616控制b舱段8后支撑小车行走，使得a舱段7和b舱段8间距不大于120mm处停止。通过手脉或电机调整a舱段7和b舱段8的姿态,直至系统给出语音提示信号：“位姿调整完毕，允许自动对接”。

通过控制面板2上的自动对接按钮给出自动对接指令，自动行进到距a舱段7端10mm左右时停止，由人工观察舱段对正情况，必要时可通过人工电动或手动进行相应姿态的微调。人工确认无误后继续执行自动对接指令，直至给出语音提示信号：“发动机自动对接完毕”。

本发明优点在于：

整个对接过程可全部自动完成，工作效率高。

当发生意外情况时，整个对接过程可由手动完成，具备较高的抗风险能力。

以a舱段7作为对接的姿态基准，调节b舱段8的位姿，对接过程简单方便操作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。