一种具有回收复位功能的六自由度柔性适应机构的制作方法

本发明涉及运载火箭地面支持领域，特别是涉及一种连接器与运载火箭连接过程中的柔性适应机构。

背景技术：

1、在航天运载火箭发射支持系统中，地面推进剂加注系统、供配气系统、供电系统等与运载火箭间需通过连接器进行对接，实现液/气态介质进入或者流出火箭以及供电的功能。目前，常采用对接装置实现连接器与箭体的对接操作，由于对接装置与箭体之间存在跟随误差，直接对接会导致连接器与箭体碰撞，严重的会造成火箭损坏；同时，对接装置完成连接器对接后，需撤回一定距离避免与箭体产生碰撞，因此在连接器加注完成后，还需实现远距离的连接器回收复位。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种具有回收复位功能的六自由度柔性适应机构，其能够实现对对接装置的六个方向跟随误差的柔性适应，同时实现在火箭安全距离外对连接器进行回收，具有操作简单，使用安全，通用性强等特点。

2、本发明具有回收复位功能的六自由度柔性适应机构，包括delta并联结构，所述delta并联结构包括动平台和静平台，所述动平台和静平台之间铰接有三个连杆组，所述静平台上沿动平台到静平台的方向滑动设有三个滑块，三个所述滑块与三个连杆组一一对应布置，所述连杆组的一端铰接在动平台上，所述连杆组的另一端铰接在对应的滑块上，三个所述滑块分别为第一滑块、第二滑块和第三滑块，所述第一滑块的靠近动平台一端与静平台之间设有第一气缸，所述第一气缸固定在静平台上，所述第一气缸的活塞杆与第一滑块相抵，所述第一滑块的远离动平台一端与静平台之间设有第一压簧，所述第二滑块的远离动平台一端与静平台之间设有第二气缸，所述第二气缸固定在静平台上，所述第二气缸的活塞杆与第二滑块相抵，所述第二滑块的靠近动平台一端与静平台之间设有第二压簧，所述第三滑块的远离动平台一端与静平台之间设有第三气缸，所述第三气缸固定在静平台上，所述第三气缸的活塞杆与第三滑块相抵，所述第三滑块的靠近动平台一端与静平台之间设有第三压簧，所述动平台上通过锁紧机构连接有支撑板，所述支撑板位于动平台的远离静平台一侧，所述支撑板上固定设有锥形件，所述动平台上设有容纳所述锥形件的开口，所述锥形件位于开口内，所述支撑板的远离动平台一侧设有转接板，所述转接板通过球铰连接在支撑板上，所述支撑板上固定设有与转接板相抵接的弹性支撑件，所述弹性支撑件能够保持转接板与支撑板之间的相对位置不变，所述转接板用来安装连接器。

3、本发明具有回收复位功能的六自由度柔性适应机构，其中所述动平台和静平台同轴布置，三个所述连杆组沿动平台/静平台的周向均匀布置，所述连杆组包括两个平行布置的连杆。

4、本发明具有回收复位功能的六自由度柔性适应机构，其中所述锥形件的形状为方锥形，所述开口的形状为四边形，所述开口的四个边处分别设有滚轮，四个所述滚轮的轮面分别与锥形件的四个侧面相抵，所述锥形件的尖端部穿过开口延伸至动平台和静平台之间。

5、本发明具有回收复位功能的六自由度柔性适应机构，其中所述锁紧机构包括两个锁紧件，两个所述锁紧件分别设在开口相对两侧的动平台上，所述锁紧件包括第四气缸、锁紧块、插销、第一接近开关和第二接近开关，所述第四气缸固定设在动平台上，所述锁紧块滑动设在动平台上，所述第四气缸的活塞杆与锁紧块固定连接，所述第四气缸能够驱动锁紧块沿着动平台作靠近或远离开口的滑动，所述锁紧块的靠近开口一端固定设有所述插销，所述锥形件的尖端部上设有与所述插销配合使用的插孔，所述插销插在插孔内，所述第一接近开关和第二接近开关均固定设在动平台上，所述锁紧块上固定设有第一金属板和第二金属板，当第四气缸驱动锁紧块沿着动平台作靠近开口的滑动而使插销插入插孔时，所述锁紧块上的第一金属板移动至第一接近开关处并触发第一接近开关，当第四气缸驱动锁紧块沿着动平台作远离开口的滑动而使插销脱离插孔时，所述锁紧块上的第二金属板移动至第二接近开关处并触发第二接近开关。

6、本发明具有回收复位功能的六自由度柔性适应机构，其中所述球铰包括球头轴、压板和盖板，所述压板固定在盖板上，所述压板的靠近盖板的侧面上设有第一半球形凹槽，所述盖板的靠近压板的侧面上设有第二半球形凹槽，所述第一半球形凹槽和第二半球形凹槽共同形成球形腔体，所述球头轴的一端设有第一球头，所述第一球头位于球形腔体内，所述球头轴的另一端穿过盖板后固定在支撑板上，所述压板和盖板能够一起相对于第一球头转动，所述盖板固定在转接板上。

7、本发明具有回收复位功能的六自由度柔性适应机构，其中所述弹性支撑件包括第一弹性支撑件和第二弹性支撑件，所述第一弹性支撑件设为多个，多个第一弹性支撑件沿球铰的周向均匀布置，所述第一弹性支撑件包括两个相对布置的第一弹性球头件，两个所述第一弹性球头件均固定设在支撑板上，两个所述第一弹性球头件之间的中心连线垂直于支撑板，两个所述第一弹性球头件分别位于转接板的相对两侧，两个所述第一弹性球头件分别与转接板的相对两个侧面相抵接，所述第一弹性支撑件能够保持转接板平行于支撑板，所述第二弹性支撑件包括第二弹性球头件和第三弹性球头件，所述第二弹性球头件和第三弹性球头件均固定设在支撑板上，所述第二弹性球头件和第三弹性球头件均平行于支撑板布置，所述转接板上固定设有挡板，所述挡板均与第二弹性球头件和第三弹性球头件相抵接，当转接板相对于支撑板作平行的顺时针周向转动时，挡板压缩第二弹性球头件，同时第三弹性球头件伸张并与挡板相抵接，当转接板相对于支撑板作平行的逆时针周向转动时，挡板压缩第三弹性球头件，同时第二弹性球头件伸张并与挡板相抵接，所述第二弹性球头件和第三弹性球头件能够保持转接板和支撑板在平行状态下不发生相对周向转动。

8、本发明具有回收复位功能的六自由度柔性适应机构，其中所述第一弹性球头件、第二弹性球头件和第三弹性球头件均包括外桶体和内桶体，所述内桶体套装在外桶体内，所述内桶体的桶口位于外桶体内，所述内桶体的桶底位于外桶体外，所述外桶体和内桶体所围成的桶腔内设有第四压簧，所述第四压簧的两端分别与外桶体和内桶体的桶底内壁相抵接，所述内桶体的桶底内壁上固定设有导向柱，所述导向柱沿内桶体的轴向布置，所述导向柱的远离内桶体的桶底内壁一端穿过外桶体的桶底延伸至外桶体的外侧，所述导向柱的位于外桶体外侧的一端上螺纹连接有螺母，所述第四压簧环绕导向柱布置，所述内桶体的桶底外壁上固定设有第二球头，位于转接板的靠近支撑板一侧的第一弹性球头件为第一靠近弹性球头件，位于转接板的远离支撑板一侧的第一弹性球头件为第一远离弹性球头件，所述第一靠近弹性球头件的外桶体固定设在支撑板的远离转接板的侧面上，所述支撑板上设有供第一靠近弹性球头件的内桶体穿过的第一通孔，所述第一通孔的孔径大于内桶体的外径，所述第一靠近弹性球头件的第二球头与转接板的靠近支撑板的侧面相抵接，所述第一远离弹性球头件的外桶体通过固定杆固定在支撑板上，所述转接板上设有供固定杆穿过的第二通孔，所述第二通孔的孔径大于固定杆的外径，所述固定杆的一端固定连接在第一远离弹性球头件的外桶体上，所述固定杆的另一端穿过第二通孔后固定连接在支撑板上，所述第一远离弹性球头件的第二球头与转接板的远离支撑板的侧面相抵接，所述第二弹性球头件和第三弹性球头件的外桶体均固定设在支撑板上，所述挡板均与第二弹性球头件和第三弹性球头件的第二球头相抵接，当转接板相对于支撑板作平行的顺时针周向转动时，挡板推动第二弹性球头件的第二球头并使第二弹性球头件的第四压簧产生压缩，同时第三弹性球头件的第四压簧伸张并使第三弹性球头件的第二球头与挡板相抵接，当转接板相对于支撑板作平行的逆时针周向转动时，挡板推动第三弹性球头件的第二球头并使第三弹性球头件的第四压簧产生压缩，同时第二弹性球头件的第四压簧伸张并使第二弹性球头件的第二球头与挡板相抵接。

9、本发明具有回收复位功能的六自由度柔性适应机构，其中所述转接板的远离支撑板一侧设有安装架，所述转接板和安装架之间通过三维测力传感器固定连接，所述安装架用来安装连接器。

10、本发明具有回收复位功能的六自由度柔性适应机构，其中所述锥形件包括方锥形壳体，所述支撑板上设有第三通孔，所述方锥形壳体固定设在第三通孔处，所述方锥形壳体尖端部的壳体壁上设有所述插孔，所述方锥形壳体的四个外壳体壁面分别与四个滚轮的轮面相抵，所述方锥形壳体的内部固定设有一套筒，所述球头轴的远离第一球头一端固定插接在套筒内。

11、本发明具有回收复位功能的六自由度柔性适应机构，其中所述套筒与方锥形壳体的四个内壳体壁面之间分别固定连接有加强肋板。

12、本发明具有回收复位功能的六自由度柔性适应机构与现有技术不同之处在于本发明在使用的时候，将静平台固定连接在六自由度并联平台的浮动平台上，并将连接器安装在转接板上，之后将连接器通过第一牵引绳与第一卷扬机连接，将支撑板上的锥形件通过第二牵引绳与第二卷扬机连接，柔性适应机构、六自由度并联平台、第一卷扬机和第二卷扬机共同构成自动对接装置，接着通过驱动六自由度并联平台使连接器对对接目标(即箭上接口)保持一定距离并跟随，若满足对接条件，则继续驱动六自由度并联平台，使连接器与箭上接口进入对接阶段，此时柔性适应机构能够补偿连接器与箭体之间存在的跟随误差，保证自动对接装置对箭体的作用力在安全限值内，待连接器完成与箭上接口锁紧后，通过锁紧机构解锁支撑板与动平台之间的连接，于是连接器、转接板和支撑板一起与delta并联结构脱离，之后驱动六自由度并联平台带着delta并联结构撤离，此时连接器通过第一牵引绳与第一卷扬机连接，支撑板上的锥形件通过第二牵引绳与第二卷扬机连接，等待连接器完成加注，待连接器加注完成后，通过卷扬机对连接器施加一定拉力辅助其从箭体上脱落，待连接器脱落后，再通过卷扬机将连接器回收复位，并通过锁紧机构锁紧支撑板与动平台之间的连接，由于连接器、转接板和支撑板固定连接在一起，所以在将支撑板连接在动平台上后(此时支撑板的锥形件插入动平台的开口内)，即完成了连接器的回收复位。由此可见，本发明能够实现对对接装置的六个方向跟随误差的柔性适应，同时实现在火箭安全距离外对连接器进行回收，具有操作简单，使用安全，通用性强等特点。

13、下面结合附图对本发明作进一步说明。