CN109128801A - 一种高精度自动对接装置及其对接方法 - Google Patents

一种高精度自动对接装置及其对接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高精度自动对接装置及其对接方法，对接装置包括底架和通过横纵向导轨组安装于底架上的回转支承平台，回转支承平台两侧的底架上分别设有电控柜和电池柜，底架的底部安装有主动轮组件和动轮组件，底架的四角处分别设有可升降的支腿组件，底架的前端和底部还对应设有位姿检测报警系统和循迹系统，横纵向导轨组、回转支承平台的回转支承、主动轮组件、支腿组件、位姿检测报警系统和循迹系统均与电控柜连接，其具有结构简单、使用方便、自动化程度高、对中精度高的优点。对接方法具有实现容易、逻辑合理、执行效率高、冗余备保、安全可靠的优点，降低了对操作人员及操作空间的要求，提高了工作效率。

Description

一种高精度自动对接装置及其对接方法
技术领域
本发明涉及一种对接装置，具体涉及一种高精度的自动对接装置，以及利用该对接装置进行产品对接的方法。
背景技术
在航天和军事领域，经常需要将分段类产品的各段产品对接，以完成最终产品的总装。一般来说分段产品对接，仅需其中一段具备对中调整能力即可，固定不动的一段称为目标产品，与之对应的即为对接产品。目前本领域主要采用六自由度的对接装置来完成分段产品的对接工作。对接时，首先将目标产品置于支撑平台上，并将对接产品置于对接装置上，然后通过人工牵引对接装置到达指定位置，并通过人工不断调节对接装置的整体位姿来完成对接产品与目标产品的对中和连接。这一方式虽然可实现产品的对接功能，但在实际应用中还存在着诸多问题，主要表现在以下方面：1、对接装置需通过人力牵引行走，启动瞬间阻力大、启动瞬间易窜动，存在一定的安全隐患；2、对接装置各自由度调节均通过人工反复调节完成，操作复杂、效率较低，且对操作人员要求较高；3、对接时，主要通过人工判断对接产品与目标产品的相对位置，需反复调整，其对接时间长，难以满足产品对快速总装的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种高精度自动对接装置及其对接方法，对接装置具有结构简单、使用方便、自动化程度高、对中精度高的优点；所述对接方法具有实现容易、逻辑合理、执行效率高、冗余备份、安全可靠的优点，降低了对操作人员及操作空间的要求，提高了工作效率。
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供的一种高精度自动对接装置，包括底架和通过横纵向导轨组安装于底架上的回转支承平台，所述底架在回转支承平台的左右两侧位置对应设有电控柜和电池柜，电控柜中设有控制系统，底架的底部通过两组悬挂减震机构分别安装有主动轮组件，底架的底部在主动轮组件的前后侧位置均设有左右对称的从动轮组件，底架的四角处分别设有可升降的支腿组件，底架的前端和底部还对应设有位姿检测报警系统和循迹系统；所述横纵向导轨组、回转支承平台的回转支承、主动轮组件、支腿组件、位姿检测报警系统和循迹系统均与电控柜连接。
进一步的，本发明一种高精度自动对接装置，其中，所述横纵向导轨组用于调整回转支承平台的横向和纵向位置。
进一步的，本发明一种高精度自动对接装置，其中，所述回转支承平台用于支撑对接产品并通过其回转支承调整回转角度。
进一步的，本发明一种高精度自动对接装置，其中，所述电控柜用于对横纵向导轨组、回转支承平台的回转支承、主动轮组件和支腿组件进行控制。
进一步的，本发明一种高精度自动对接装置，其中，所述电池柜用于为对接装置的各用电部件提供电力支持。
进一步的，本发明一种高精度自动对接装置，其中，所述位姿检测报警系统用于检测目标产品的位姿并将检测信号反馈给电控柜的控制系统。
进一步的，本发明一种高精度自动对接装置，其中，所述循迹系统用于检测行进路径并将检测信号反馈给电控柜的控制系统。
本发明提供的一种利用高精度自动对接装置进行产品对接的方法，包括以下步骤：
一、将目标产品置于对应设置的支撑平台上，将对接产品置于对接装置的回转支承平台上，并使对接产品和目标产品的对接端口相对分布；
二、循迹系统实时检测行进路径，并将检测信号反馈到电控柜的控制系统；所述行进路径是目标产品依据其位姿确定的；
三、电控柜的控制系统依据循迹系统反馈的信号调整主动轮组件的方向，主动轮组件和从动轮组件按行进路径行走到对中位置后驻车；所述对中位置是目标产品依据其位姿确定的；
四、位姿检测报警系统实时检测目标产品的位姿，并将检测信号反馈到电控柜的控制系统；电控柜的控制系统依据位姿检测报警系统反馈的信号，分别同步或异步调整各支腿组件、横纵向导轨组的横向导轨和回转支承平台，使对接产品与目标产品对中；
五、当对接产品与目标产品对中后，让回转支承平台及承载的对接产品沿横纵向导轨组的纵向导轨向目标产品一侧移动直至对接产品与目标产品完成对接。
进一步的，本发明利用高精度自动对接装置进行产品对接的方法，其中，在上述步骤四中，所述分别调整各支腿组件、横纵向导轨组的横向导轨和回转支承平台，使对接产品与目标产品对中，按以下方式实现：
a、让各支腿组件的支腿伸出，使对接装置通过各支腿组件支撑，并使主动轮组件和从动轮组件悬空；
b、分别调整各支腿组件的支腿伸出量及回转支承平台的回转支承，以通过调整对接装置的升降高度、俯仰角度和偏摆角度，使对接产品上的对中基准高度与目标产品上的对中基准高度相同、对接产品上的对中基准与目标产品上的对中基准对应的两对接面平行；
c、分别调整横纵向导轨组的横向导轨，使对接产品和目标产品上的对中基准连线与目标产品的轴线对中；
d、分别调整各支腿组件的支腿伸出量，以调整对接装置的滚转角度，使对接产品和目标产品上的周向角度一致。
进一步的，本发明利用高精度自动对接装置进行产品对接的方法，其中，所述对接产品和目标产品上的对中基准均分别设置三个并一一对应，所述对接产品上的对中基准高度与目标产品上的对中基准高度相同，是指对接产品上三个对中基准的高度对应与目标产品上三个对中基准的高度相同，所述对接产品和目标产品上的对中基准连线，是指对接产品上任一对中基准与目标产品上对应的对中基准之间的连线。
本发明一种高精度自动对接装置及其对接方法与现有技术相比，具有以下优点：本发明通过设置底架和通过横纵向导轨组安装于底架上的回转支承平台，底架在回转支承平台的左右两侧位置对应设置电控柜和电池柜，在电控柜中设有控制系统，在底架的底部通过悬挂减震机构安装左右对称的主动轮组件，底架的底部在主动轮组件的前后侧位置均设置左右对称的从动轮组件，在底架的四角处分别设置可升降的支腿组件，并在底架的前端和底部对应设置位姿检测报警系统和循迹系统，同时，横纵向导轨组、回转支承平台的回转支承、主动轮组件、支腿组件、位姿检测报警系统和循迹系统均与电控柜连接。由此就构成了一种结构简单、使用方便、自动化程度高的高精度自动对接装置。在实际应用中，首先将目标产品置于对应设置的支撑平台上，将对接产品置于对接装置的回转支承平台上，并使对接产品和目标产品的对接端口相对分布。然后循迹系统实时检测行进路径并将检测信号反馈到电控柜的控制系统，电控柜的控制系统依据循迹系统反馈的信号调整主动轮组件的方向，并使主动轮组件和从动轮组件按行进路径行走到对中位置后驻车。接着位姿检测报警系统实时检测目标产品的位姿并将检测信号反馈到电控柜的控制系统；电控柜的控制系统依据位姿检测报警系统反馈的信号分别调整各支腿组件、横纵向导轨组的横向导轨和回转支承平台，以使对接产品与目标产品对中；当对接产品与目标产品对中后，通过电控柜的控制系统使回转支承平台及承载的对接产品沿横纵向导轨组的纵向导轨向目标产品一侧移动，即可完成对接产品与目标产品的对接。本发明通过设置循迹系统和主动轮组件，使对接装置实现了主动循迹行走，无需人工牵引推拉，并实现横向粗对中。通过在主动轮组件和底架之间设置悬挂减震机构，在主动轮组件前后侧分别设置从动轮组件，可保证行进过程中主动轮组件始终触地，提高了对接装置行走的平稳性以及对凹凸地面适应性，两轮组差速行走实现对接装置的实现原地转弯。同时，本发明通过设置位姿检测报警系统，并使电控柜的控制系统依据位姿检测报警系统的反馈信号，控制横纵向导轨组、回转支承平台的回转支承和支腿组件等执行机构的动作，实现了自动检测、自动反馈调整、自动对中的目的，具有省时省力、方便快捷、对中精度高、可靠性高的优点，降低了对操作人员及操作空间的要求，提高了工作效率，可完全满足产品对快速总装的要求。另外，位姿检测报警系统可对对接装置及周围环境进行实时监测，并对异常情况蜂鸣报警，必要时驻车以保护对接装置、目标产品及人员的安全；各动作执行元件均预留有手动接口，提高对接装置的可靠性。本发明提供的利用高精度自动对接装置进行产品对接的方法，具有实现容易、逻辑合理、执行效率高、安全可靠的优点。
下面结合附图所示具体实施方式对本发明一种高精度自动对接装置及其对接方法作进一步详细说明：
附图说明
图1为本发明一种高精度自动对接装置的立体图；
图2为本发明一种高精度自动对接装置的正视图；
图3为本发明一种高精度自动对接装置的俯视图；
图4为本发明一种高精度自动对接装置的右视图。
具体实施方式
如图1至图4所示本发明一种高精度自动对接装置的具体实施方式，包括底架1和通过横纵向导轨组2安装于底架1上的回转支承平台3。底架1在回转支承平台3的左右两侧位置对应设置电控柜4和电池柜5，在电控柜4中设置控制系统。在底架1的底部通过两组悬挂减震机构6分别安装有主动轮组件7，底架1的底部在主动轮组件7的前后侧位置均设置左右对称的从动轮组件8。在底架1的四角处分别设有可升降的支腿组件9。在底架1的前端和底部对应设置位姿检测报警系统(图中未示出)和循迹系统(图中未示出)。横纵向导轨组2、回转支承平台3的回转支承、主动轮组件7、支腿组件9、位姿检测报警系统和循迹系统均与电控柜4连接。其中，横纵向导轨组2用于调整回转支承平台3的横向和纵向位置。回转支承平台3用于支撑对接产品并通过其回转支承调整回转角度。电控柜4用于对横纵向导轨组2、回转支承平台3的回转支承、主动轮组件7和支腿组件9进行控制。电池柜5用于为对接装置的各用电部件提供电力支持。位姿检测报警系统用于检测目标产品的位姿并将检测信号反馈给电控柜4的控制系统，同时对装置本身进行实时监测，确认系统各状态满足工作要求。循迹系统用于检测行进路径并将检测信号反馈给电控柜4的控制系统。
通过以上结构设置就构成了一种结构简单、使用方便、自动化程度高的高精度自动对接装置。在实际应用中，首先将目标产品置于对应设置的支撑平台上，将对接产品置于对接装置的回转支承平台3上，并使对接产品和目标产品的对接端口相对应分布。然后循迹系统实时检测行进路径并将检测信号反馈到电控柜4的控制系统，电控柜4的控制系统依据循迹系统反馈的信号调整主动轮组件7的方向，并使主动轮组件7和从动轮组件8按行进路径行走至对中位置后驻车。之后，位姿检测报警系统实时检测目标产品的位姿并将检测信号反馈到电控柜4的控制系统。电控柜4的控制系统依据位姿检测报警系统反馈的信号分别调整各支腿组件9、横纵向导轨组2的横向导轨和回转支承平台3的回转支承以使对接产品与目标产品对中。当对接产品与目标产品对中后，通过电控柜4的控制系统使回转支承平台3及承载的对接产品沿横纵向导轨组2的纵向导轨向目标产品一侧移动，即可完成对接产品与目标产品的对接。本发明通过设置循迹系统和主动轮组件7，对接装置实现了主动循迹行走，无需人工牵引推拉。通过在主动轮组件7和底架1之间设置悬挂减震机构6，在主动轮组件7的前后侧分别设置从动轮组件8，可保证行进过程中主动轮组件7始终触地，提高了对接装置行走的平稳性及对凹凸地面的适应性，并使对接装置可实现原地转弯。同时，本发明通过设置位姿检测报警系统，并使电控柜4的控制系统依据位姿检测报警系统的反馈信号控制横纵向导轨组2、回转支承平台3的回转支承和支腿组件9等执行机构的动作，实现了自动检测、自动反馈调整、自动对中的目的；同时对对接装置本身状态进行实时监测，确认系统满足工作要求保护人员、产品及设备的安全。通过以上分析可知，本发明具有省时省力、方便快捷、对中精度高、可靠性高的优点，降低了对操作人员及操作空间的要求，提高了工作效率，可完全满足产品对快速响应的要求。需要说明的是，在实际应用中主动轮组件7设置了制动机构，以便对接装置实现制动，同时本发明为横纵向导轨组2、回转支承平台3、主动轮组件7和支腿组件9均预置了手动接口，以便在需要时进行手动控制。
本发明还提供了一种利用高精度自动对接装置进行产品对接的方法，具体包括以下步骤：
一、将目标产品置于对应设置的支撑平台上，将对接产品置于对接装置的回转支承平台3上，并使对接产品和目标产品的对接端口相对分布。
二、循迹系统实时检测行进路径，并将检测信号反馈到电控柜4的控制系统。其中，行进路径是目标产品依据其位姿确定的。
三、电控柜4的控制系统依据循迹系统反馈的信号调整主动轮组件7的方向，使主动轮组件7和从动轮组件8按行进路径行走到对中位置后驻车。其中，对中位置是目标产品依据其位姿确定的。
四、位姿检测报警系统实时检测目标产品的位姿，并将检测信号反馈到电控柜4的控制系统；电控柜4的控制系统依据位姿检测报警系统反馈的信号，分别同步或异步调整各支腿组件9、横纵向导轨组2的横向导轨和回转支承平台3，使对接产品与目标产品对中。
五、当对接产品与目标产品对中后，让回转支承平台3及承载的对接产品沿横纵向导轨组2的纵向导轨向目标产品一侧移动直至对接产品与目标产品完成对接。
在上述步骤四中，分别调整各支腿组件9、横纵向导轨组2的横向导轨和回转支承平台3使对接产品与目标产品对中，按以下方式实现：
a、让各支腿组件9的支腿伸出，使对接装置通过各支腿组件9支撑，并使主动轮组件7和从动轮组件8悬空。
b、分别调整各支腿组件9的支腿伸出量及回转支承平台3的回转支承，以通过调整对接装置的升降高度、俯仰角度和偏摆角度，使对接产品上的对中基准高度与目标产品上的对中基准高度相同、对接产品上的对中基准与目标产品上的对中基准对应的两对接面平行。
c、分别调整横纵向导轨组2的横向导轨，使对接产品和目标产品上的对中基准连线与目标产品的轴线对中；
d、分别调整各支腿组件9的支腿伸出量，以调整对接装置的滚转角度，使对接产品和目标产品上的周向角度一致。
其中，上述对接产品和目标产品上的对中基准均分别设置了三个并一一对应。上述对接产品上的对中基准高度与目标产品上的对中基准高度相同，是指对接产品上三个对中基准的高度对应与目标产品上三个对中基准的高度相同。上述对接产品和目标产品上的对中基准连线，是指对接产品上任一对中基准与目标产品上对应的对中基准之间的连线。
本发明提供的利用高精度自动对接装置进行产品对接的方法，具有实现容易、逻辑合理、执行效率高、安全可靠的优点，降低了对操作人员及操作空间的要求，提高了工作效率。
经实际应用表明，本发明提供的一种高精度自动对接装置及其对接方法可带来以下有益效果：实现了主动循迹行走，无需人工牵引推拉；实现了位姿自动检测、信号自动反馈、主动调整和自动对接；各执行机构均预留有手动接口并能可靠止动，可靠性安全性较高；对接装置可原地转弯，转弯半径小，对操作空间要求低；自动化程度高，对操作人员要求低。
以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明请求保护范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域工程技术人员依据本发明的技术方案做出的各种形式的变形，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高精度自动对接装置，其特征在于，包括底架(1)和通过横纵向导轨组(2)安装于底架(1)上的回转支承平台(3)，所述底架(1)在回转支承平台(3)的左右两侧位置对应设有电控柜(4)和电池柜(5)，电控柜(4)中设有控制系统，底架(1)的底部通过两组悬挂减震机构(6)分别安装有主动轮组件(7)，底架(1)的底部在主动轮组件(7)的前后侧位置均设有左右对称的从动轮组件(8)，底架(1)的四角处分别设有可升降的支腿组件(9)，底架(1)的前端和底部还对应设有位姿检测报警系统和循迹系统；所述横纵向导轨组(2)、回转支承平台(3)的回转支承、主动轮组件(7)、支腿组件(9)、位姿检测报警系统和循迹系统均与电控柜(4)连接。
2.按照权利要求1所述的一种高精度自动对接装置，其特征在于：所述横纵向导轨组(2)用于调整回转支承平台(3)的横向和纵向位置。
3.按照权利要求1所述的一种高精度自动对接装置，其特征在于：所述回转支承平台(3)用于支撑对接产品并通过其回转支承调整回转角度。
4.按照权利要求1所述的一种高精度自动对接装置，其特征在于：所述电控柜(4)用于对横纵向导轨组(2)、回转支承平台(3)的回转支承、主动轮组件(7)和支腿组件(9)进行控制。
5.按照权利要求1所述的一种高精度自动对接装置，其特征在于：所述电池柜(5)用于为对接装置的各用电部件提供电力支持。
6.按照权利要求1所述的一种高精度自动对接装置，其特征在于：所述位姿检测报警系统用于检测目标产品的位姿并将检测信号反馈给电控柜(4)的控制系统。
7.按照权利要求1所述的一种高精度自动对接装置，其特征在于：所述循迹系统用于检测行进路径并将检测信号反馈给电控柜(4)的控制系统。
8.一种利用权利要求1所述高精度自动对接装置进行产品对接的方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、将目标产品置于对应设置的支撑平台上，将对接产品置于对接装置的回转支承平台(3)上，并使对接产品和目标产品的对接端口相对分布；
二、循迹系统实时检测行进路径，并将检测信号反馈到电控柜(4)的控制系统；所述行进路径是目标产品依据其位姿确定的；
三、电控柜(4)的控制系统依据循迹系统反馈的信号调整主动轮组件(7)的方向，主动轮组件(7)和从动轮组件(8)按行进路径行走到对中位置后驻车；所述对中位置是目标产品依据其位姿确定的；
四、位姿检测报警系统实时检测目标产品的位姿，并将检测信号反馈到电控柜(4)的控制系统；电控柜(4)的控制系统依据位姿检测报警系统反馈的信号，分别同步或异步调整各支腿组件(9)、横纵向导轨组(2)的横向导轨和回转支承平台(3)，使对接产品与目标产品对中；
五、当对接产品与目标产品对中后，让回转支承平台(3)及承载的对接产品沿横纵向导轨组(2)的纵向导轨向目标产品一侧移动直至对接产品与目标产品完成对接。
9.按照权利要求8所述的利用高精度自动对接装置进行产品对接的方法，其特征在于，在步骤四中，所述分别调整各支腿组件(9)、横纵向导轨组(2)的横向导轨和回转支承平台(3)，使对接产品与目标产品对中，通过以下方式实现：
a、让各支腿组件(9)的支腿伸出，使对接装置通过各支腿组件(9)支撑，并使主动轮组件(7)和从动轮组件(8)悬空；
b、分别调整各支腿组件(9)的支腿伸出量及回转支承平台(3)的回转支承，以通过调整对接装置的升降高度、俯仰角度和偏摆角度，使对接产品上的对中基准高度与目标产品上的对中基准高度相同、对接产品上的对中基准与目标产品上的对中基准对应的两对接面平行；
c、分别调整横纵向导轨组(2)的横向导轨，使对接产品和目标产品上的对中基准连线与目标产品的轴线对中；
d、分别调整各支腿组件(9)的支腿伸出量，以调整对接装置的滚转角度，使对接产品和目标产品上的周向角度一致。
10.按照权利要求9所述的利用高精度自动对接装置进行产品对接的方法，其特征在于，所述对接产品和目标产品上的对中基准均分别设置三个并一一对应，所述对接产品上的对中基准高度与目标产品上的对中基准高度相同，是指对接产品上三个对中基准的高度对应与目标产品上三个对中基准的高度相同，所述对接产品和目标产品上的对中基准连线，是指对接产品上任一对中基准与目标产品上对应的对中基准之间的连线。
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