一种具有冗余供电的空间站舱外移动式机器人系统技术方案

本发明专利技术涉及载人航天空间站设备，特别涉及一种具有冗余供电的空间站舱外移动式机器人系统。包括移动平台、弧形轨道系统、收放线机构、空间站暴露平台舱段及六轴机械臂，其中弧形轨道系统设置于空间站主舱段和空间站暴露平台舱段之间，移动平台设置于弧形轨道系统上，六轴机械臂设置于移动平台上，移动平台可沿弧形轨道系统运动，从而实现六轴机械臂在空间站暴露平台舱段所有象限内的连续可达；收放线机构设置于弧形轨道系统的底部，且与移动平台连接，用于为移动平台供电。本发明专利技术采用摩擦轮驱动的移动平台作为机械臂的基座，使机械臂在暴露平台全象限可连续可达、定位，操作过程中不需要重新更换基准点，易于保证精度。易于保证精度。易于保证精度。

【技术实现步骤摘要】
一种具有冗余供电的空间站舱外移动式机器人系统


[0001]本专利技术涉及载人航天空间站设备，特别涉及一种具有冗余供电的空间站舱外移动式机器人系统。

技术介绍

[0002]随着航天技术的不断发展，人类探索太空的活动也越来越多。空间机器人可以自主或协助人类对太空环境进行探索，如协助航天员在空间站完成出舱操作任务，在火星表面进行巡视探测，在月球表面进行钻探取样等，是人类进行太空活动的有益助手，有些任务的操作甚至是非机器人不可，如一些危险操作任务。空间站舱外机器人是空间机器人的重要一类，也是迄今为止发展与应用最为成熟的空间机器人。国际空间站上的舱外机器人移动服务系统(Mobile Servicing System,MSS)是国际空间站上最复杂的机器人系统，由移动基座系统(Mobile Remote Servicer Base System,MBS)、空间站遥控机械臂系统(Space Station Remote Manipulator System,SSRMS)以及专用灵巧机械手(Special Purpose Dexterous Manipulator,SPDM)等组成，该系统的主要作用是辅助空间站的在轨组装、大型负载的搬运以及协助航天员出舱活动等。其中SSRMS为七自由度操作机械臂，具备在舱外爬行的能力。我国在建的载人空间站配置的舱外机械臂包括核心舱机械臂与实验舱机械臂，均能依靠机械臂两端接口在空间站舱外进行爬行。
[0003]爬行式空间站舱外机器人在爬行过程中电路需要不断切换，可能带来电路接触不良或可靠性降低等问题，且其路径不能连续可达。因此，急需一种利用圆弧导轨与移动平台使机器人在暴露平台的四个象限均能连续可达的空间站舱外移动机器人系统。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种具有冗余供电的空间站舱外移动式机器人系统，该系统作为空间站舱外暴露平台载荷的操作机构，以实现在空间站舱外对载荷的灵巧精细操作作业。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种具有冗余供电的空间站舱外移动式机器人系统，包括移动平台、弧形轨道系统、收放线机构、空间站暴露平台舱段及六轴机械臂，其中弧形轨道系统设置于空间站主舱段和空间站暴露平台舱段之间，移动平台设置于弧形轨道系统上，六轴机械臂设置于移动平台上，移动平台可沿弧形轨道系统运动，从而实现六轴机械臂在空间站暴露平台舱段所有象限内的连续可达；所述收放线机构设置于所述弧形轨道系统的底部，且与所述移动平台连接，用于为所述移动平台供电。
[0007]所述收放线机构包括对称设置的收放线机构Ⅰ和收放线机构Ⅱ；所述收放线机构Ⅰ和收放线机构Ⅱ分别通过两组线缆与所述移动平台的两侧连接；
[0008]所述收放线机构Ⅰ和收放线机构Ⅱ结构相同，均包括绕线臂、测力组件、线缆定位组件、线缆、绕线筒及支架，其中线缆定位组件和绕线筒设置于支架上，绕线臂设置于绕线
筒的端部，线缆的一端缠绕于绕线筒上，另一端依次经过绕线臂和线缆定位组件；所述绕线臂用于线缆的缠绕和释放，所述线缆定位组件用于线缆的定位；所述测力组件设置于所述线缆定位组件的前端，用于实时测量所述线缆的张力。
[0009]所述绕线臂包括直线运动平台和与所述直线运动平台的输出端连接的转动臂，所述直线运动平台设置于所述绕线筒的内壁上，具有沿所述绕线筒的轴线方向运动的自由度；所述转动臂具有绕所述绕线筒的轴线转动的自由度。
[0010]所述转动臂包括电机Ⅱ、编码器Ⅱ、行星轮减速器、转动连杆、调向连杆、凹槽滚轮组件Ⅰ及限位环，其中行星轮减速器设置于所述直线运动平台上，且输入端与电机Ⅱ的输出轴连接，编码器Ⅱ设置于电机Ⅱ的后端；
[0011]所述转动连杆的一端与所述行星轮减速器的输出轴连接，另一端与调向连杆连接，所述调向连杆位于所述绕线筒的外侧；
[0012]所述调向连杆上设有多组凹槽滚轮组件Ⅰ及位于多组凹槽滚轮组件Ⅰ的外侧的多个限位环；所述线缆依次经过多组凹槽滚轮组件Ⅰ，且通过个多个限位环防止脱落；
[0013]所述调向连杆的前端设有两个圆柱滚轮组件Ⅰ，所述线缆被夹持于两个圆柱滚轮组件Ⅰ之间。
[0014]所述线缆定位组件包括下支架、前支架及后支架，其中下支架的下端与所述支架连接，所述下支架的顶部设有前支架和后支架；
[0015]所述前支架和所述后支架上均设有四个圆柱滚轮组件Ⅱ，四个圆柱滚轮组件Ⅱ呈口字型布设，从而形成过线孔。
[0016]所述测力组件包括底板、压力传感器、左立柱、右立柱、压板组件及凹槽滚轮组件Ⅱ，其中底板与所述线缆定位组件连接，左立柱和右立柱与底板连接；压力传感器设置于底板上，且位于左立柱和右立柱之间；
[0017]所述压板组件包括压板、左压簧、右压簧及滑动压板，其中压板和滑动压板均与所述左立柱和所述右立柱滑动连接，且压板与所述压力传感器连接；
[0018]所述左压簧和所述右压簧分别套设于所述左立柱和所述右立柱上，并且均受限于滑动压板和压板之间；
[0019]所述凹槽滚轮组件Ⅱ设置于所述压板组件上，用于对所述线缆进行导向。
[0020]所述移动平台包括基座及平行设置于基座上的上驱动组件和下驱动组件；
[0021]所述弧形轨道系统包括平行设置的右圆弧轨道和左圆弧轨道，所述上驱动组件的两端分别与所述右圆弧轨道和所述左圆弧轨道的上侧抵接；所述下驱动组件的两端分别与所述右圆弧轨道和所述左圆弧轨道的下侧抵接；
[0022]所述上驱动组件和所述下驱动组件通过弹性连接组件连接；
[0023]所述上驱动组件和所述下驱动组件通过反向运动产生的反作用摩擦力推动所述移动平台向前或向后运动。
[0024]所述上驱动组件包括电机Ⅰ、主动齿轮Ⅰ、从动齿轮Ⅰ、上转轴、左上摩擦轮、右上摩擦轮、左上支架及右上支架，其中上转轴的两端可转动地与左上支架和右上支架连接，所述电机Ⅰ设置于所述右上支架上，且输出端与主动齿轮Ⅰ连接，从动齿轮Ⅰ设置于上转轴上，且与主动齿轮Ⅰ啮合；
[0025]所述左上摩擦轮和右上摩擦轮分别设置于所述上转轴的两端；所述左上摩擦轮与
所述左圆弧轨道的上侧抵接，所述右上摩擦轮与所述右圆弧轨道的上侧抵接；
[0026]所述下驱动组件包括电机Ⅱ、主动齿轮Ⅱ、从动齿轮Ⅱ、下转轴、左下摩擦轮、右下摩擦轮、左下支架及右下支架，其中下转轴的两端分别可转动地与左下支架和右下支架连接，电机Ⅱ设置于右下支架上，且输出端与主动齿轮Ⅱ连接，从动齿轮Ⅱ设置于下转轴上，且与主动齿轮Ⅱ啮合；
[0027]所述左下摩擦轮和右下摩擦轮分别设置于所述下转轴的两端，所述左下摩擦轮与所述左圆弧轨道的下侧抵接，所述右下摩擦轮与所述右圆弧轨道的下侧抵接；
[0028]所述左下支架与所述左上支架相对应，且通过两组所述弹性连接组件连接；所述右下支架与所述右上支架相对应，且通过另外两组所述弹性连接组件连接。
[0029]所述移动平台还包括分别设置于所述基座后端和前端的锁紧组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有冗余供电的空间站舱外移动式机器人系统，其特征在于，包括移动平台(100)、弧形轨道系统、收放线机构、空间站暴露平台舱段(400)及六轴机械臂(500)，其中弧形轨道系统设置于空间站主舱段和空间站暴露平台舱段(400)之间，移动平台(100)设置于弧形轨道系统上，六轴机械臂(500)设置于移动平台(100)上，移动平台(100)可沿弧形轨道系统运动，从而实现六轴机械臂(500)在空间站暴露平台舱段(400)所有象限内的连续可达；所述收放线机构设置于所述弧形轨道系统的底部，且与所述移动平台(100)连接，用于为所述移动平台(100)供电。2.根据权利要求1所述的具有冗余供电的空间站舱外移动式机器人系统，其特征在于，所述收放线机构包括对称设置的收放线机构Ⅰ(50)和收放线机构Ⅱ(60)；所述收放线机构Ⅰ(50)和收放线机构Ⅱ(60)分别通过两组线缆(4)与所述移动平台(100)的两侧连接；所述收放线机构Ⅰ(50)和收放线机构Ⅱ(60)结构相同，均包括绕线臂(1)、测力组件(2)、线缆定位组件(3)、线缆(4)、绕线筒(5)及支架(6)，其中线缆定位组件(3)和绕线筒(5)设置于支架(6)上，绕线臂(1)底座设置于绕线筒(5)的端部，线缆(4)的一端缠绕于绕线筒(5)上，另一端依次经过绕线臂(1)和线缆定位组件(3)；所述绕线臂(1)具有绕线和排线两个自由度，用于线缆(4)的收放和排列，所述线缆定位组件(3)用于线缆(4)的定位；所述测力组件(2)设置于所述线缆定位组件(3)的前端，用于实时测量所述线缆(4)的张力。3.根据权利要求2所述的具有冗余供电的空间站舱外移动式机器人系统，其特征在于，所述绕线臂(1)包括直线运动平台(110)和与所述直线运动平台(110)的输出端连接的转动臂(120)，所述直线运动平台(110)设置于所述绕线筒(5)的内壁上，具有沿所述绕线筒(5)的轴线方向运动的自由度；所述转动臂(120)具有绕所述绕线筒(5)的轴线转动的自由度。4.根据权利要求3所述的具有冗余供电的空间站舱外移动式机器人系统，其特征在于，所述转动臂(120)包括电机Ⅱ(121)、编码器Ⅱ(122)、行星轮减速器(123)、转动连杆(124)、调向连杆(125)、凹槽滚轮组件Ⅰ(126)及限位环(127)，其中行星轮减速器(123)设置于所述直线运动平台(11)上，且输入端与电机Ⅱ(121)的输出轴连接，编码器Ⅱ(122)设置于电机Ⅱ(121)的后端；所述转动连杆(124)的一端与所述行星轮减速器(123)的输出轴连接，另一端与调向连杆(125)连接，所述调向连杆(125)位于所述绕线筒(5)的外侧；所述调向连杆(125)上设有多组凹槽滚轮组件Ⅰ(126)及位于多组凹槽滚轮组件Ⅰ(126)的外侧的多个限位环(127)；所述线缆(4)依次经过多组凹槽滚轮组件Ⅰ(126)，且通过个多个限位环(127)防止脱落；所述调向连杆(125)的前端设有两个圆柱滚轮组件Ⅰ(128)，所述线缆(4)被夹持于两个圆柱滚轮组件Ⅰ(128)之间。5.根据权利要求2所述的具有冗余供电的空间站舱外移动式机器人系统，其特征在于，所述线缆定位组件(3)包括下支架(31)、前支架(32)及后支架(33)，其中下支架(31)的下端与所述支架(6)连接，所述下支架(31)的顶部设有前支架(32)和后支架(33)；所述前支架(32)和所述后支架(33)上均设有四个圆柱滚轮组件Ⅱ(34)，四个圆柱滚轮组件Ⅱ(34)呈口字型布设，从而形成过线孔。6.根据权利要求2所述的具有冗余供电的空间站舱外移动式机器人系统，其特征在于，所述测力组件(2)包括底板(21)、压力传感器(22)、左立柱(24)、右立柱(26)、压板组件及凹
槽滚轮组件Ⅱ(29)，其中底板(21)与所述线缆定位组件(3)连接，左立柱(24)和右立柱(26)与底板(21)连接；压力传感器(22)设置于底板(21)上，且位于左立柱(24)和右立柱(26)之间；所述压板组件包括压板(23)、左压簧(25)、右压簧(27)及滑动压板(28)，其中压板(23)和滑动压板(28)均与所述左立柱(24)和所述右立柱(26)滑动连接，且压板(23)与所述压力传感器(22)连接；所述左压簧(25)和所述右压簧(27)...

【专利技术属性】
技术研发人员：宛敏红，周维佳，张赵威，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：