CN106586917A - 用于航天器总装的探入式机动作业平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高空探伸平台，主要由探伸机构、升降载重机构、立柱、底座以及可伸缩底架组成，可伸缩底架在底座底部可伸出或缩回，底座上部通过导轨设置有立柱，以实现立柱的横向平移和微调，升降载重机构通过导轨滑动设置在立柱一侧上，另一相对侧面设置有探伸机构，可翻转270度贴靠在升降载重机内部的侧面上，探伸机构上还设置有探伸踏板，探伸踏板在探伸机构翻转到升降载重机外侧时从探伸机构上部伸出并与可伸缩底架的伸出方向相同以于平衡探伸踏板及探伸踏板上承载的人体质心的重量。与现有技术相比，本发明的解决了航天器总装过程中操作人员机动作业难题，且具备足够的稳定性，避免对操作者和航天器产品带来安全隐患。

Description

用于航天器总装的探入式机动作业平台

技术领域

本发明属于航天器地面工装技术领域，具体涉及一种在航天器系统集成过程中使用的可探入式机动作业操作平台。

背景技术

航天器系统集成过程中，操作人员一般需要在卫星舱内、舱外反复穿插进行操作。例如操作界面A距离地面约1.2m，操作界面B距离地面约2.1m，因此,操作界面B操作时需要使用架梯，而操作界面A操作时不能使用架梯。当前的矮架梯自身无升降、姿态调整功能，涉及到架梯来回搬运，致使总装效率相对低下，且存在磕碰星体的风险，无法满足所有操作界面高度方向交叉作业需求，无法实现操作人员的便捷转移，极大地影响了总装工作效率。

对于卫星舱内纵深部位操作，操作人员无法从正面直接进入舱内完成，一般需要打开探入路径上的舱板使得空间完全开敞，以便于人员身体探入舱内，才能完成纵深部位总装操作，随着卫星布局越来越紧凑，布在舱内的设备、电缆、直属件越来越多，相当于在舱内纵深部位的操作频次增加，如果每次操作都要进行打开舱板的操作，无形中增大了很多的总装工作量，且打开合拢舱板为关键操作，存在较大的操作风险。中国专利201510280806.5公开了一种用于航天器总装的高空探伸作业平台，包括前移式叉车，固定平台，活动平台，前端挡板，货叉套，护栏等组成，前移式叉车作为平台基座，提供车体的行驶运动，门架沿叉车导轨整体前移，门架前端的货叉可沿门架纵向上升到5.4米以上的高度，并能机械锁定在门架上，货叉上支撑设置操作平台，操作平台具备伸缩功能，可实现向前2.5米的伸缩量。

操作平台主要由固定平台、活动平台、前端挡板、铰链、货叉套、电动推杆、护栏等组成。固定平台和活动平台嵌套安装，活动平台、固定平台均为金属框架结构，采用内嵌式双层结构设计。固定平台对活动平台起直线导向和固定支撑的作用。固定平台作为操作平台主要的承重部件与机械连接接口，与货叉间利用货叉套实现螺纹定位连接成为一体，使得操作平台可随货叉同步升降以及侧移。同时，叉车还为操作平台提供直流电源。在固定平台和活动平台的侧面及后面分别设置金属框架护栏，活动平台通过电动推杆实现前后方向的伸缩运动并带动其上设置的围栏前后伸缩，同时护栏上提供有安装控制终端、布置电线电缆的接口，并对操作者提供安全防护措施。活动平台前端设置可翻转90°后放置水平的前端挡板，前端挡板与活动平台通过铰链和旋转轴连接，挡板折起后通过铰链固定连接到护栏上，收放自如，进一步扩展总探伸量。

然而，现有的高空探伸作业平台往往由于两个方面的原因导致无法完成操作：(1)缺乏相应的探入式支撑装置，受人体臂展条件限制，无法接触目标；(2)操作者无可靠的扶持点，需要借助就近的航天器表面结构进行依靠支撑，会破坏航天器表面涂层的性能以及损伤结构，构成极大的安全隐患。

因而，需要研制一种稳定的可探伸入舱内进行作业的机动操作平台，在实现操作人员多维度机动转移的前提下，通过探伸装置实现在航天器舱内大距离部位作业，且工作平稳可靠，对操作者和航天器产品均不构成安全威胁，同时能实现对平台的便捷电动控制，进而解决航天器总装过程中机动作业和舱内纵深部位操作的难题。

发明内容

本发明的目的在于设计一种用于航天器系统集成领域的探入式机动作业平台，解决了在航天器总装过程中操作人员机动转移的难题，实现了舱内纵深部位大距离作业。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明的高空探伸平台主要由由探伸机构1、升降载重机构3、立柱5、底座7以及可伸缩底架8组成，可伸缩底架8在底座7底部可伸出或缩回，底座7上部通过导轨设置有立柱，以实现立柱的横向平移和微调，升降载重机构一侧面通过导轨滑动设置在立柱的一侧上，升降载重机构的另一相对侧面设置有探伸机构，探伸机构可翻转270度贴靠在升降载重机内部的侧面上，探伸机构上还设置有探伸踏板，探伸踏板在探伸机构翻转到升降载重机外侧时从探伸机构上部伸出并与可伸缩底架的伸出方向相同以于平衡探伸踏板及探伸踏板上承载的人体质心的重量。

其中，升降载重机构是可容纳人的方形框架结构。

其中，方形框架结构沿着立柱上下升降，方形框架远离立柱侧面的对面设置有使用时候从垂直状态翻转270°到水平状态的探伸机构，探伸机构上的探伸踏板用于探伸入舱内纵深部位，探伸踏板可拉出并且具有限位装置。

其中，探伸踏板不使用时垂直收拢在升降载重机构前端，探出时采用电推杆驱动方式将探伸探板伸出，探伸踏板主要由U型导轨和探伸踏板组成，探伸踏板通过滚轮实现在U型导轨内的前后滑动。

其中，探伸踏板前部及侧面具备非接触式测距传感器，实现非接触式测量出与附近障碍物的最近距离，为操作者提供调整位置时的参考。

其中，立柱包括设置在底座上的立柱平面和固定设置在立柱平面一侧上的侧面立柱。

其中，可伸缩底架通过导轨滑动设置在底座的顶部。

其中，立柱通过电机驱动形式实现升降载重机构在导轨上高度方向的升降。

其中，高空探伸平台的各方向运动环节，均具备机械自锁功能。

与现有技术相比，本发明的高空探伸平台解决了航天器总装过程中操作人员机动作业难题，在满足200kg承载能力下，实现了在高度方向300mm～1200mm、横向±300mm包络范围内人体机动转移；在满足承载100kg承载能力下，实现了舱内纵深900mm探伸范围内的全部操作。该平台具备足够的稳定性，避免对操作者和航天器产品带来安全隐患。此发明已在数颗航天器系统集成过程中应用，具有较强的可靠性，确保了航天器系统集成的顺利实施。

附图说明

图1为本发明的用于航天器总装的探入式机动作业平台的机构展开状态正面示意图；

其中，1-探伸机构、2-探伸踏板、3-升降载重机构、4-立柱上导轨、5-立柱、6-底座上导轨、7-底座、8-可伸缩底架。

图2为本发明的用于航天器总装的探入式机动作业平台的机构探伸机构上表面示意图；

其中，21-丝杆、22-调节手轮、23-丝母、24-上端轴承座、25-下端轴承座、26-滑杆、27-升降滑架、28-U型导轨；

图3为本发明的用于航天器总装的探入式机动作业平台的机构探伸机构下表面示意图；

其中，31-推杆。

图4为本发明的用于航天器总装的探入式机动作业平台的机构展开状态背面示意图；

其中，41-电机、42-丝杆、43-丝母座、44-轴承座组件、45-护栏、46-侧方活动护杆；

图5为本发明的用于航天器总装的探入式机动作业平台的立柱移动机构示意图；

其中，51-电机、52-导轨、53-丝杠、54-丝母座、55-轴承座组件、56-滑块；

图6为本发明的用于航天器总装的探入式机动作业平台的可伸缩式底架示意图。

其中，61-电推杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的用于航天器总装的探入式机动作业平台进行进一步说明，该说明仅仅是示例性的，并不旨在限制本发明的保护范围。

如图1所示，高空探伸平台主要由由探伸机构1、升降载重机构3、立柱5、底座7以及可伸缩底架8组成，可伸缩底架8在底座7底部可伸出或缩回，底座7上部通过导轨设置有立柱5，以实现立柱的横向平移和微调，升降载重机构3一侧面通过导轨滑动设置在立柱5的一侧上，升降载重机构3的另一相对侧面设置有探伸机构1，探伸机构1可翻转270度贴靠在升降载重机3内部的侧面上，探伸机构1上还设置有探伸踏板2，探伸踏板2在探伸机构1翻转到升降载重机构3外侧时从探伸机构1上部伸出并与可伸缩底架8的伸出方向相同以于平衡探伸踏板2及探伸踏板2上承载的人体质心的重量。

操作平台的各方向运动环节，均具备机械自锁功能。立柱采用电机驱动形式，通过导轨与立柱连接，实现高度方向的升降功能；在升降载重机构前部设计可伸缩式探伸机构，用于探伸入舱内纵深部位，平时可将该探板垂直收拢在升降平台内表面，需要探出时采用电推杆驱动方式将探板旋转270°伸出；立柱通过导轨与底座连接，能够实现横向平移及微调；底座包含可伸缩底架，在探板伸出进行总装操作的工况下，可伸缩底架伸出一定距离。

在一具体的实施方式中，如图1所示，升降载重机构是可容纳人的方形框架结构。其中，方形框架结构沿着立柱上下升降，方形框架远离立柱侧面的对面设置有使用时候从垂直状态翻转270°到水平状态的探伸机构，探伸机构上的探伸踏板用于探伸入舱内纵深部位，探伸踏板可拉出并且具有限位装置。具体结构如下：

1.探伸机构

如图2、图3所示，升降载重机构设置探伸机构的一侧的框架分为上下两部分，下面的一部分为固定部分，上面的一部分为升降部分，升降部分可在固定部分上滑动，升降部分主要由调节手轮22、丝杆21、丝母23、上下两端轴承座24，25、升降滑架27及滑杆26等组成。其中滑杆26与升降载重机构的上表面连接固定，上端轴承座24及丝母23与升降滑架27连接，下端轴承座25与升降载重机构的上表面连接。调节手轮22与丝杆26通过销钉固定，利用旋转手轮22可通过丝杆26及丝母结构带动升降滑架27实现整个探伸机构的高度调节。

进一步地，探伸踏板主要由U型导轨28和探伸踏板组成，探伸踏板可通过滚轮实现在U型导轨28内的前后滑动。此外，探伸踏板在翻转至工作位置后可实现限位，探伸踏板前移后亦可进行限位及紧固。

探伸踏板前部及侧面具备非接触式测距传感器，可实现非接触式测量出与附近障碍物的最近距离，为操作者提供调整位置时的参考。探伸机构与升降载重机构连接部位采用圆弧过渡，前端上表面铺设软垫，使得操作者趴在平台上作业时，增强舒适感。

根据使用要求，可通过调节手轮实现高度方向的调节，待到达指定高度后，将探伸机构逆时针方向翻转270°后至限位位置。然后推杆31推动内嵌式滑板至最前方定位后，即可进行作业。

翻转探伸机构伸缩量不小于900mm，在承载100kg情况下，探板变形应不大于2mm。

2升降载重机构

图4为本发明的用于航天器总装的探入式机动作业平台的机构展开状态背面示意图；如图4所示，升降载重机构的驱动装置主要由电机41、丝杆42、丝母座43、轴承座组件44组成。该机构可带动翻转探伸机构及操作人员实现上升和下降过程，该驱动装置也是本领域中已知的驱动机构。

其中，立柱上导轨固定在立柱上，通过立柱上导轨滑块与升降载重机构连接。此外，丝母座43与升降载重机构固定，通过丝母座43及丝杠，由电机带动升降载重机构实现上升和下降。升降载重机构上设计护栏，一方面用来实现与翻转探伸机构的连接，另一方面对操作人员起到保护作用。护栏单侧设计有操作人员入口，抬升侧方活动护杆即可进入，进入后侧方活动护杆可自动复位。

自平台底座算，升降载重机构能实现高度方向300mm至1200mm的连续升降，以便于实现背地板、中板附近的交叉机动作业需要。

除前端外护栏高度不超过1.5m，平台的前端护栏安装探板，前端护栏高度不超过900mm。

3立柱

图5为本发明的用于航天器总装的探入式机动作业平台的立柱移动机构示意图；如图5所示，该机构可实现对操作作业位置的左右方向的调节，主要由电机51、导轨52、丝杠53、丝母座54、轴承座组件55、滑块56等组成。通过电机51可带动丝母座54，丝母座54连接底座下表面，底座通过4个滑块在导轨上移动，实现左右方向的位置调节，其调节精度较高且移动距离可控。

4可伸缩式底架

图6为本发明的用于航天器总装的探入式机动作业平台的可伸缩式底架示意图。如图6所示，可伸缩式底架采用电推杆式原理，通过电推杆61实现对底架前后方向的推移，进而实现对操作者作业位置的前后调整。采用电动推拉方式，一方面可实现距离的精确控制，另一方面可解决工装前后倾覆问题。可伸缩式底架高度不超过300mm，伸出的底架部分长度不小于900mm。

所有的调整伸缩部分前端均配备非接触式测距装置，可实时显示与周边最近物体的距离，为操作平台靠近航天器顶部突出物时提供距离判断，避免磕碰。操作平台表面与电路控制系统绝缘，对操作者不会构成伤害。

作业平台有独立的控制柜，可控制平台及探伸机构的伸缩、横移、升降及各自的机械锁定功能。平台可在任何状态下急停，中断操作，电机断电，平台保持当前瞬间状态。通电重启后，再进行恢复。

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，我们可以依据本发明的构想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仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.高空探伸平台，主要由由探伸机构、升降载重机构、立柱、底座以及可伸缩底架组成，可伸缩底架在底座底部可伸出或缩回，底座上部通过导轨设置有立柱，以实现立柱的横向平移和微调，升降载重机构一侧面通过导轨滑动设置在立柱的一侧上，升降载重机构的另一相对侧面设置有探伸机构，探伸机构可翻转270度贴靠在升降载重机内部的侧面上，探伸机构上还设置有探伸踏板，探伸踏板在探伸机构翻转到升降载重机外侧时从探伸机构上部伸出并与可伸缩底架的伸出方向相同以于平衡探伸踏板及探伸踏板上承载的人体质心的重量。

2.如权利要求1所述的高空探伸平台，其中，升降载重机构是可容纳人的方形框架结构。

3.如权利要求2所述的高空探伸平台，其中，方形框架结构沿着立柱上下升降，方形框架远离立柱侧面的对面设置有使用时候从垂直状态翻转270°到水平状态的探伸机构，探伸机构上的探伸踏板用于探伸入舱内纵深部位，探伸踏板可拉出并且具有限位装置。

4.如权利要求1所述的高空探伸平台，其中，探伸踏板不使用时垂直收拢在升降载重机构前端，探出时采用电推杆驱动方式将探伸探板伸出，探伸踏板主要由U型导轨和探伸踏板组成，探伸踏板通过滚轮实现在U型导轨内的前后滑动。

5.如权利要求1所述的高空探伸平台，其中，探伸踏板前部及侧面具备非接触式测距传感器，实现非接触式测量出与附近障碍物的最近距离，为操作者提供调整位置时的参考。

6.如权利要求1所述的高空探伸平台，其中，立柱包括设置在底座上的立柱平面和固定设置在立柱平面一侧上的侧面立柱。

7.如权利要求1所述的高空探伸平台，其中，可伸缩底架通过导轨滑动设置在底座的顶部。

8.如权利要求1所述的高空探伸平台，其中，立柱通过电机驱动形式实现升降载重机构在导轨上高度方向的升降。

9.如权利要求1-8任一项所述的高空探伸平台，其中，高空探伸平台的各方向运动环节，均具备机械自锁功能。