CN111071499B - 一种材料舱外暴露装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种材料舱外暴露装置，包括：底座；试验箱，可拆卸安装在锁紧支撑机构上；旋转升降装置，安装在所述底座的中部且与所述锁紧支撑机构连接，驱动所述锁紧支撑机构旋转以及升降；定位装置，被所述旋转升降装置驱动旋转升降并能够弹性支撑在所述底座上，用于检测旋转升降装置旋转升降过程的位置状态；巡检机构，安装在所述底座上，并能沿底座周向在预定范围内移动。本发明的暴露装置能够为金属材料、非金属材料、复合材料等材料提供舱外暴露资源，实现材料暴露样品装置的在轨快速更换，而且为暴露材料提供密闭防护，还能够根据材料暴露需求或地面指令，实时监测暴露材料表面形貌，可实现材料暴露实验的数据采集、传输以及在轨信息管理等。

Description

一种材料舱外暴露装置

技术领域

本发明涉及航天材料暴露相关领域，具体涉及一种材料舱外暴露装置。

背景技术

在航天研究中，空间技术与空间科学的发展，离不开各种材料，特别是新材料的使用。材料空间使役行为研究是针对一切在空间环境下服役的材料及由其制成的零件、器件、部件、构件和装备，开展的空间环境暴露实验，目的在于研究材料在空间特殊环境效应作用下的使役行为。为确保材料及其制品在空间服役过程中的稳定性、可靠性和耐久性，必须对材料空间环境下的使役行为进行深入的研究。其中，材料舱外暴露装置是空间应用系统中一个重要的公共支持系统，其作用在于为需要舱外暴露的材料统一提供暴露资源，以支持材料舱外暴露实验的进行。目前，材料空间环境暴露实验一般采用直接利用材料盒进行暴露，并无任何其他支撑操作装置，无法实现材料箱的充分暴露、防护以及暴露材料表面状态的监测等。

而且，应用于空间环境的运动机构，相对于地面上工作的机构来说，空间机构的工作差异主要由于空间环境引起，空间动力学环境与地面环境有所不同。空间环境对运动机构的影响主要体现在如下方面：

(1)微重力影响

由于目前航天器通常是在地面上进行装调，也就是在重力作用下进行的装调，而当航天器进入太空中，其所处环境为微重力环境，装调过程中的重力会进行释放，发生变形。零件间的摩擦力变小，系统处于自由状态，来自外界的干扰会显得更加的突出。微重力对一般的机构影响较小，但对于某些释放机构的影响较大，如太阳电池阵中的压紧机构。

(2)压力差影响

压力差的影响通常在1×10^-2Pa～1×10^-5Pa的真空范围内发生，当航天器中存在密封结构时，此密封结构的内外太差会加大，导致结构变形或损坏。

(3)真空出气影响

材料表面存在吸附或吸收的气体并溶解于材料内部，这些气体在高于1×10^-2Pa的真空度下进行释放，也即为真空出气。释放出的气体会重新凝聚在低温部件上，从而污染光学镜片、传感器以及具有光学选择特性的热控涂层，导致光学性能下降、太阳吸收率增加、温度升高。

(4)辐射传热影响

在真空环境中，辐射传热是航天器与外界的主要传热形式。因此，表面材料的辐射特性对热控功能的具有重要影响。当航天器各系统和机构未能工作在合理温度范围内时，结构件会由于所处环境温度变化而产生应力、变形甚至破裂，从而对航天器机构造成损坏。

(5)粘着与冷焊的影响

粘着与冷焊通常发生在压力为1×10^-7Pa以上的超高真空环境中。在地面上，固体表面总是吸附有机膜及其它膜，称它们为边界润滑的润滑剂，起减少摩擦系数的作用。在空间真空环境中，固体表面膜，当被部分或全部清除时，相接触的零件间会形成清洁的材料表面，进而出现不同程度的粘合现象，称为粘着。如果除去氧化膜，使表面达到原子清洁度，在一定的压力与温度的作用下，可进一步整体粘着，也就是形成冷焊。

防止冷焊的主要方法有选用不易发生冷焊的配偶材料，采用固体润滑、脂润滑或液体润滑剂，涂覆不易发生冷焊的材料膜层等。

(6)微流星与空间碎片

空间环境中存在着微流星以及由于人类太空活动而产生的各种太空碎片，由于它们都具备较高的速度与动能，即使是很小的一个碎片与航天器发生碰撞，都极可能导致设备出现故障。因此，航天器应加强对微流星与空间碎片的防范。

(7)太阳辐照环境影响

由于太阳辐照，会使得机械结构件产生机械力，尤其是受热不均引起的热弯曲效应最大，会使得结构产生低频振动。此外，温度的变化对于机构内的润滑剂的选用影响较大，需选择抗温变性能好的润滑剂。

(8)冷黑环境影响

冷黑环境是指不考虑太阳与航天器的辐射，航天器的热辐射全部被太空吸收，没有反射的环境。冷黑环境易导致航天器上的可伸缩性机构的伸展性能，并且影响某些有机材料的性能，导致材料的老化与脆化等。

由空间环境因素导致机构出现故障的失效形式与失效机理，如表1所示。

表1空间环境因素对机构失效的影响

发明内容

本发明所要解决的技术问题是目前并没有针对材料空间环境暴露实验的任何支撑操作装置，无法实现材料试验箱的充分暴露、防护以及暴露材料表面状态的监测等。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种材料舱外暴露装置，包括：

底座；

试验箱，可拆卸安装在锁紧支撑机构上；

旋转升降装置，安装在所述底座的中部且与所述锁紧支撑机构连接，驱动所述锁紧支撑机构旋转以及升降；

定位装置，被所述旋转升降装置驱动旋转升降并能够弹性支撑在所述底座上，用于检测所述旋转升降装置旋转升降过程的位置状态；

巡检机构，安装在所述底座上，并能沿底座周向在预定范围内移动。

本发明的有益效果是：本发明的暴露装置能够为金属材料、非金属材料、复合材料等材料提供舱外暴露资源，实现材料暴露样品装置的在轨快速更换，而且为暴露材料提供密闭防护，还能够根据材料暴露需求或地面指令，实时监测暴露材料表面形貌，可实现材料暴露实验的数据采集、传输以及在轨信息管理等。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述旋转升降装置包括：

驱动滑环，所述驱动滑环安装在升降驱动部的驱动端，并在升降驱动部的驱动下做旋转运动，所述驱动滑环侧壁上设有螺旋滑道；

升降滑环，所述升降滑环套设在所述驱动滑环内，所述升降滑环上设有滑环销轴，所述滑环销轴一端位于所述螺旋滑道内；

导向滑环，所述导向滑环套设在升降滑环内且底部固定，所述导向滑环上设有竖直布置的导向滑道，所述滑环销轴另一端位于所述导向滑道内；

旋转部，所述旋转部安装在所述升降滑环上并在旋转驱动部的驱动下相对于所述升降滑环做旋转运动。

采用上述进一步方案的有益效果是：试验箱旋转升降装置，利用驱动滑环、升降滑环、导向滑环以及旋转部的配合，实现在特定狭小空间内，集成旋转和升降运动，可在特定狭小空间内实现试验箱旋转升降运动，保证试验箱内材料的充分暴露，方便从各个方向观察暴露材料表面形貌。

进一步，所述旋转部包括旋转滑环，所述旋转滑环套设在所述导向滑环内，所述旋转滑环靠近底部的位置设有沿其周向布置的环形滑槽，所述滑环销轴另一端穿过所述导向滑道后置于所述环形滑槽内。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用旋转滑环，并在旋转滑环上设置环形滑槽，使旋转滑环不仅作为升降运动的执行部件，还作为旋转运动的导向部件，当旋转运动时，旋转滑环上的环形滑槽可为滑环销轴提供导向。

进一步，还包括定位滑环，所述定位滑环套设在所述旋转滑环内且底部固定，所述定位滑环中部为布置线缆的中空结构。

采用上述进一步方案的有益效果是：定位滑环，可为线缆等提供放置空间，放置线缆占用外部空间，而且也为旋转滑环的升降提供导向定位。

进一步，所述旋转滑环顶部安装有固定罩，所述旋转驱动部安装在所述固定罩上，所述升降滑环顶部外周侧设有驱动齿轮，所述旋转驱动部的驱动端设有与所述驱动齿轮啮合的传动齿轮，所述旋转驱动部通过驱动所述传动齿轮沿所述驱动齿轮转动，带动旋转滑环及其上的固定罩做旋转运动。

采用上述进一步方案的有益效果是：固定罩可为试验箱的安装提供支撑，而且导向滑环升降后被锁定后，利用导向滑环实现旋转驱动部、固定罩以及旋转滑环的旋转，使旋转升降互不干扰。

进一步，所述螺旋滑道为两条且相位成180°布置在所述驱动滑环的侧壁上，所述导向滑道为两条且对称布置在所述导向滑环的侧壁上，所述滑环销轴为两个，每条所述螺旋滑道和与之对应的导向滑道内各设有一个所述滑环销轴。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用两条螺旋滑道，两条导向滑道以及两个滑环销轴相互配合实现升降，使升降过程更加平稳。

进一步，所述定位装置包括：

安装在旋转升降装置动作执行部上的安装座；

支杆，一端通过弹簧可轴向滑动的设于所述安装座内，另一端在所述弹簧的作用下被弹性支撑在支撑板上；所述支撑板上设有若干旋转定位部，若干所述旋转定位部分别位于旋转升降装置旋转中心的四周；

第一微动开关，安装于所述安装座上并位于所述支杆轴向滑动的起始端；

第二微动开关，安装于所述安装座上并位于所述支杆轴向滑动的末端；

其中，所述安装座随试验箱旋转升降装置升降过程中，所述支杆在弹簧作用下沿安装座滑动并通过触发第一微动开关或第二微动开关实现升降定位；所述安装座随试验箱旋转升降装置旋转过程中，所述支杆在支撑板上移动并通过旋转定位部触发第二微动开关实现旋转定位。

采用上述进一步方案的有益效果是:定位装置将安装座安装在试验箱旋转升降装置的动作执行部上，将支杆被弹性支撑在支撑板上，利用弹簧的弹性作用力，当试验箱旋转升降装置的动作执行部执行上升动作时，所述支座随着动作执行部上升，支杆沿安装座滑动并在弹簧的作用下继续支撑在支撑板上，支杆一端脱离第一微动开关并移动至触发第二微动开关，利用第二微动开关反馈动作执行部上升至设定位置；当试验箱旋转升降装置的动作执行部执行旋转动作时，所述支座随着动作执行部旋转，支杆沿支撑板移动并移动至旋转定位部时，配合旋转定位部使支杆触发第二微动开关实现旋转定位。

进一步，所述支撑板上设有环形滑道，所述支杆另一端在所述弹簧的作用下被弹性支撑在所述环形滑道内，所述旋转定位部位于所述环形滑道内。

采用上述进一步方案的有益效果是:环形滑道可对支杆提供移动区域，并为支杆的移动进行限位。

进一步，所述旋转定位部为开设在所述环形滑道底部的凹槽二，所述安装座随试验箱旋转升降装置旋转过程中，所述支杆另一端在所述环形滑道内移动，此时所述支杆一端位于所述第一微动开关和第二微动开关之间，当所述支杆另一端移动至所述凹槽二内时，所述支杆一端触发所述第二微动开关实现旋转定位。

采用上述进一步方案的有益效果是:支杆另一端在弹簧的弹性作用下始终支撑在环形滑道内或凹槽二内，并且利用第二微动开关实现支杆在环形滑道中旋转到各个凹槽二内时进行定位，当支杆另一端每移动到一个凹槽二内时，支杆一端触发第二微动开关，表示旋转到位，实现精准的旋转定位。

进一步，所述凹槽二为V型槽，其两个槽壁分别沿所述旋转方向依次布置；所述凹槽二的槽底为平面或圆弧面，所述支杆另一端为圆弧面。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用V型槽结构，可方便支杆另一端能够沿V型槽的槽壁稳定移入到凹槽二内或从凹槽二内移出，避免出现卡死情况。凹槽二槽底设置为平面或圆弧面，方便与支杆适配，方便支杆从凹槽二内移出。

进一步，还包括盖板，所述安装座上设有一端敞口、另一端封闭的滑槽二，所述弹簧位于所述滑槽二的封闭端内侧，所述支杆一端与所述弹簧抵接，另一端从所述滑槽二的敞口端伸出。所述盖板安装在所述安装座上并将所述滑槽二的槽口部分遮挡住，所述盖板位于所述第一微动开关和第二微动开关之间。

采用上述进一步方案的有益效果是：盖板能够防止支杆在支撑板上移动过程中从滑槽二槽口偏离出。

进一步，所述安装座内设有导向杆，所述弹簧套设在所述导向杆上，所述支杆套设在所述导向杆上并沿所述导向杆滑动，所述支杆一端与所述弹簧抵接。

采用上述进一步方案的有益效果是：导向杆的设置，可为支杆的滑动提供稳定导向功能，防止支杆偏离移动轨迹。

进一步，所述第一微动开关和第二微动开关分别为两个，且分别并排布置在所述支杆的两侧；两个第一微动开关分别布置在支杆轴向滑动起始端的两侧，两个第二微动开关分别布置在支杆轴向滑动末端的两侧。

采用上述进一步方案的有益效果是：在支杆两侧各设置一个第一微动开关和一个第二微动开关，提高触发监测的可靠性。

进一步，所述锁紧支撑机构包括：

包括锁紧支架和承力机构，所述锁紧支架为多个且分别竖直固定在所述承力机构外周侧；所述锁紧支架一侧边上设有滑槽一，所述滑槽一的槽壁上形成有限位缺口，所述锁紧支架上设有导向锁紧件，所述导向锁紧件贯穿所述滑槽一的两槽壁设置；所述试验箱的侧壁上分别设有与之间隔布置的挡板，所述挡板一端与所述试验箱侧壁之间形成安装口，所述挡板与所述试验箱的侧壁之间设有分隔筋，所述分隔筋将所述挡板与所述试验箱的侧壁之间分隔成上下布置的若干安装槽，所述挡板上设有导向口；

其中，所述滑槽一形成所述限位缺口的槽壁插入所述安装槽内，所述分隔筋插入所述限位缺口内，所述导向锁紧件插入所述导向口内并将所述挡板锁紧在所述滑槽一内。

采用上述进一步方案的有益效果是：锁紧支撑机构，通过在锁紧支架上设置滑槽一以及限位缺口，在试验箱侧壁上设置挡板，将分隔筋插入到限位缺口内，并将到箱锁紧插入导向口内，使试验箱上的挡板被卡入到锁紧支架的滑槽一内，并利用拧紧导向锁紧件将挡板压紧固定在滑槽一内，实现试验箱与锁紧支架的锁紧固定；可通过拧松导向锁紧件将挡板从滑槽一中取出，实现锁紧支架与试验箱之间的可拆卸，然后再将锁紧支架固定在承力机构的外周侧，可以同时实现对多个试验箱的安装。整个拆装结构不需要导向锁紧件对试验箱进行固定，而是依靠锁紧支架将挡板压紧，整体结构十分紧凑，而且可实现多个试验箱的快速精确拆装，结构稳定牢固，能够满足在有限的空间站环境空间内，实现多个试验箱内材料的暴露，空间利用率高。

进一步，所述承力机构为一体成型的镂空结构，其外周侧形成有若干装配口，所述锁紧支架竖直安装在所述装配口内，所述试验箱被限位在所述装配口内。

采用上述进一步方案的有益效果是：将承力机构设置为镂空结构，可以减轻承力机构的重量，方便装拆，而且将试验箱限位在承力机构的装配口内，能够将试验箱有效稳定的限位安装。

进一步，所述试验箱包括箱盖和箱体，所述箱盖一竖直边铰接在所述箱体敞口端的一竖直侧壁上；所述挡板位于所述箱体铰接有箱盖的竖直侧壁上或/和所述箱体的另一竖直侧壁上，所述安装口朝向背离所述箱盖的一侧布置；所述箱体两竖直侧壁的下半部分分别凹陷形成有台阶状的凹槽一，所述挡板固定在所述凹槽一内；所述箱体被限位在所述装配口内，所述箱盖位于所述装配口外。

采用上述进一步方案的有益效果是：将箱体限位在装配口内，将箱盖位于装配口外，当打开箱盖时，箱盖内表面以及箱体内表面的材料可以位于同一暴露面上，使承力机构四周的暴露面更加均匀稳定的暴露。

进一步，所述挡板为两个且分别位于所述箱体两侧的两竖直侧壁上，两个所述挡板相互平行布置；所述锁紧支架为两个且分别与两个所述挡板对应锁紧。

采用上述进一步方案的有益效果是:采用两个挡板分别对箱体的两竖直侧壁进行锁紧固定，使箱体整体受力均匀稳定。

进一步，所述承力机构中部形成有若干上下贯通的安装通孔，靠近所述安装通孔的锁紧支架上以及所述承力机构上分别固定有限位块一，所述限位块一均位于所述承力机构上表面上且位于所述安装通孔的四周。

采用上述进一步方案的有益效果是：承力机构中的安装通孔可用于安装其他部件，例如摩擦箱等，可以利用摩擦像进行摩擦学实验。并利用限位块一对其他部件进行有效限位，能够最大程度的利用承力机构的安装空间，在有限的空间内，最大程度的满足空间试验需求。

进一步，所述导向口包括相互连通的横向段和竖向段，所述竖向段位于所述横向段的上方；其中，所述横向段沿导向锁紧件移动，使试验箱先横向移动，然后所述竖向段沿导向锁紧件移动，使所述试验箱再向下移动，将试验箱装配到锁紧支架上。

采用上述进一步方案的有益效果是：导向口采用横向段和竖向段，导向锁紧件可以利用横向段插入到挡板上，然后被限位在竖向段的顶部，导向锁紧件与竖向段之间形成前后方向和上下方向的限位，使试验箱不会从锁紧支架上掉落，再利用滑槽实现左右方向的限位，使试验箱稳定的安装在锁紧支架上。

进一步，所述巡检机构包括巡检直线运动机构二，所述巡检直线运动机构二安装在所述底座一侧边沿处并能驱动其上的功能负载沿底座边沿直线往复运动；所述巡检直线运动机构二包括：

驱动机构二；

锥形摩擦轮，所述锥形摩擦轮与所述驱动机构二的输出轴花键连接；

摩擦杆，所述摩擦杆与所述锥形摩擦轮摩擦配合；所述锥形摩擦轮的圆锥形外周侧抵接在所述摩擦杆上；

导轨，所述导轨与所述摩擦杆平行设置；

滑块组件，所述滑块组件的一端滑动安装在所述导轨上，另一端与所述驱动机构二的外壳固定连接；

负载弹簧，所述负载弹簧套设在所述驱动机构二的输出轴上，且夹设在所述锥形摩擦轮的大头端和所述滑块组件的另一端之间；所述负载弹簧处于压缩状态。

采用上述进一步方案的有益效果是：驱动机构二提供动力源，通过驱动机构二的输出轴的转动带动锥形摩擦轮进行转动；锥形摩擦轮与输出轴以花键连接的方式连接，可以限制锥形摩擦轮的转动，同时为弹簧对锥形摩擦轮的预紧推力使锥形摩擦轮压紧摩擦轮提高轴向微动空间，保证锥形摩擦轮与摩擦杆的摩擦配合；转动的锥形摩擦轮与摩擦杆的摩擦配合，在摩擦力的作用下，锥形摩擦轮沿摩擦杆做直线运动，由于在太空失重状态，只要有作用力，驱动机构二和滑动组件就可以在锥形摩擦轮的带动下滑动；同时摩擦轮驱动，能有效适应空间碎片等杂质浸入传动部位后的传动性能；摩擦轮为锥形轮设计，在高低温工况下，结构材料形变及弹簧变形变化时，可保证摩擦轮与摩擦杆间的调整余量，确保可持续驱动；导轨为在轨巡检直线运动机构承载及导向装置，用于支撑滑块及摩擦轮的往复直线运动，通过导轨为整个机构提供位置导向和限位，且可以避免锥形摩擦轮脱离摩擦杆；在舱外±100℃高低温作用时，各个材料均因为热膨胀系数不同导致结构不同大小的变形，进而可能导致锥形摩擦轮与摩擦杆之间压力消失，或者导轨与滑块卡死等失效模式；一定的弹簧力预紧，使在轨巡检直线运动机构存在足够的温差调整空间，使巡检直线运动机构能够适应舱外高低温度变化，具有较强环境适应性及可靠性。

进一步，所述滑块组件包括滑块和滑块板，所述滑块固定安装在所述滑块板上，所述滑块与所述导轨滑动连接；所述滑块板与所述驱动机构二的外壳固定连接并活动套设在所述驱动结构的输出轴外；所述弹簧夹设在所述锥形摩擦轮的大头端和所述滑块板之间。

采用上述进一步方案的有益效果是：滑块与导轨的滑动连接；滑块为承载运动机构的滑动部件，减小运动部件间摩擦力，减轻负载；滑块板为连接滑块以及驱动机构二的转接板，为驱动机构二、摩擦轮等提供支撑；弹簧夹设在锥形摩擦轮的大头端和滑块板之间，分别对锥形摩擦轮和滑块板产生预紧力，在弹簧力预紧力作用下，锥形摩擦轮与摩擦杆形成法向压力，压紧摩擦杆；而滑块板在预紧力的作用下，带动滑块拉紧导轨，形成导轨和滑块之间的预紧力。

进一步，还包括推力轴承和弹簧支架，所述推力轴承套设在所述驱动机构二的输出轴上，且夹设在所述滑块板与所述负载弹簧之间；所述弹簧支架套设在所述驱动机构二的输出轴上，且夹设在所述推力轴承与所述负载弹簧之间。

进一步，还包括安装底座、磁栅尺和读数头，所述导轨和所述摩擦杆固定安装在所述安装底座上；所述磁栅尺固定安装在所述安装底座上，并与所述导轨平行设置；所述读数头固定安装在所述滑块组件上，所述读数头与所述磁栅尺滑动连接。

进一步，还包括两个微动开关和两个微动触动块，两个所述微动开关均固定安装在所述安装底座上，且分别位于所述摩擦杆的两端；两个所述微动触动块分别对应两个所述微动开关固定安装在所述滑块组件上。

进一步，还包括线缆架，所述线缆架一端与所述滑块组件转动连接，另一端与所述安装底座转动连接；所述线缆架包括第一缆架和第二缆架，所述第一缆架的一端和所述第二缆架的一端转动连接，所述第一缆架的另一端和所述第二缆架的另一端分别与所述滑块组件和所述安装底座转动连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：线缆固定及运动采用折叠线缆架安装，不仅实现线缆布局，同时占用较小空间；滑块组件移动时，带动线缆架往复运动，进而带动线缆展开及收缩，使线缆布局最小化。

进一步，所述巡检机构还包括巡检直线运动机构一，所述巡检直线运动机构一安装在所述巡检直线运动机构二上作为功能负载使用；所述巡检直线运动机构一与所述巡检直线运动机构二机构相同且垂直布置，所述巡检直线运动机构一用于驱动光学巡检模块垂直于底座往复运动。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用两个垂直布置的巡检直线运动机构，能够实现在X方向和Y方向的往复巡检。

进一步，所述巡检机构包括：

用于钢带移动行走的轨道；

驱动摩擦轮，与驱动机构三传动连接并在驱动机构三的驱动下转动；

传动摩擦轮，与所述驱动摩擦轮间隔并排布置，且分别位于所述轨道的两侧，所述钢带夹设在所述驱动摩擦轮和所述传动摩擦轮之间；

支架，所述支架的一侧安装有垂直于所述钢带布置的导轨一，所述支架一侧的底部安装有驱动机构一，所述驱动机构一的驱动端连接有主动钢丝绳缠绕轮，所述支架一侧的顶部安装有钢丝绳惰轮，所述支架另一侧安装有钢丝绳收紧装置；

钢丝绳，一端连接在所述主动钢丝绳缠绕轮上，另一端绕设所述钢丝绳惰轮后连接在所述钢丝绳收紧装置上；

用于安装光学巡检模块的承载板，滑动安装于所述导轨一上，并连接在所述钢丝绳上。

其中，所述轨道上形成有沿其长度方向布置的槽孔，所述钢带从所述槽孔露出且连接所述支架，使所述支架在所述钢带的驱动下沿所述槽孔做直线运动。

采用上述进一步方案的有益效果是：利用钢带驱动实现X方向直线运动，利用钢丝绳驱动实现Y轴方向直线运动，能够满足空间特殊环境效应作用下的光学巡检装置的驱动需求，能够满足光学巡检装置在轨运动的安全性和可靠性，实现对暴露材料全方位监测。

进一步，还包括摩擦轮安装座，所述传动摩擦轮转动连接在所述摩擦轮安装座上；所述摩擦轮安装座一端铰接在所述轨道的一侧，另一端通过压缩弹簧弹性连接在所述轨道的同一侧，使所述传动摩擦轮将钢带弹性压接在驱动摩擦轮上。

采用上述进一步方案的有益效果是：摩擦轮安装座配合压缩弹簧结构，使摩擦轮安装座一端通过连接销铰接，另一端作用到压缩弹簧上，可为钢带提供预紧力，避免在舱外±100℃高低温作用时，各个材料均因为热膨胀系统不同导致结构不同大小的变形，进而可能导致钢带与摩擦轮之间压力消失等失效模式；使钢带运动能够适应舱外高低温度变化，具有较强的环境适应性以及可靠性。

进一步，还包括安装板，所述轨道设于所述安装板上；所述安装板在所述轨道的一侧形成有安装槽，所述轨道在所述安装槽的槽口处被中断，所述摩擦轮安装座设于所述安装槽内，所述驱动摩擦轮和所述传动摩擦轮分别位于所述槽口两侧。

采用上述进一步方案的有益效果是：安装板的设置，可为轨道、摩擦轮以及驱动机构提供有效的安装支撑。

进一步，所述轨道包括成角度设置的收纳段和驱动段，所述驱动摩擦轮和所述传动摩擦轮分别位于所述收纳段的两侧，所述槽孔开设在所述驱动段上。

采用上述进一步方案的有益效果是：钢带运动时，可收纳在收纳段中，或沿驱动段进行光学巡检装置的驱动。

进一步，所述驱动段上设有导轨二，所述导轨二沿所述槽孔延伸方向布置在所述驱动段的外侧，所述导轨二上滑动设有用于连接光学巡检装置的滑块二，所述滑块二穿过所述槽孔并与位于所述驱动段内侧的钢带连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：导轨二为钢带运动提供承载和导向，方便钢带与光学巡检装置之间的连接定位。

进一步，还包括钢带限位块，所述钢带限位块间隔设置在所述轨道的一侧，且与所述轨道之间形成用于钢带移动的限位间隙。

采用上述进一步方案的有益效果是：钢带限位块可为钢带提供空间限制，规定钢带运动空间，避免由于钢带的柔性，产生非需要的运动。

进一步，所述钢带为中部形成有凹陷的弧形结构，所述凹陷沿所述钢带的长度方向延伸至两端；所述轨道上具有与所述弧形结构适配的弧形轨道面。

进一步，所述钢丝绳收紧装置包括：

涡卷弹簧安装座，安装在所述支架的另一侧，所述涡卷弹簧安装座内形成有安装腔，其上开设有用于钢丝绳穿入所述安装腔的通孔；

被动钢丝绳缠绕轮，转动安装在所述安装腔内；

涡卷弹簧，所述涡卷弹簧套设在所述被动钢丝绳缠绕轮内；所述钢丝绳另一端连接在所述被动钢丝绳缠绕轮外周侧。

采用上述进一步方案的有益效果是：钢丝绳收紧装置能够随着主动钢丝绳缠绕轮的运动，缠绕或释放钢丝绳，确保钢丝绳长度正常且一直处于预紧状态，避免钢丝绳传动失效；涡卷弹簧为钢丝绳提供预紧力，一方面为拉紧钢丝绳提供传动支撑，另一方面为其提供加载，避免在舱外±100℃高低温作用时，各个材料均因为热膨胀系数不同导致结构不同大小的变形，进而可能导致钢丝绳与缠绕轮之间压力消失等失效模式；使钢丝绳驱动机构能够适应舱外高低温度变化，具有较强环境适应性及可靠性；同时使钢丝绳缠绕轮可以收缩或释放钢丝绳长度。

进一步，所述涡卷弹簧安装座内设有轮轴，所述轮轴垂直于所述导轨一布置，所述被动钢丝绳缠绕轮为中空结构且套设在所述轮轴外，所述涡卷弹簧中心端固定在所述轮轴上，其外侧端固定在所述被动钢丝绳缠绕轮的内侧壁上。

采用上述进一步方案的有益效果是：随着被动钢丝绳缠绕轮的转动，可将涡卷弹簧预紧或释放，可时刻保持钢丝绳的张紧状态。

进一步，所述支架上开设有钢丝绳穿过孔，所述钢丝绳另一端绕过所述钢丝绳惰轮后穿过所述钢丝绳穿过孔连接在所述钢丝绳收紧装置上。

采用上述进一步方案的有益效果是：钢丝绳绕过钢丝绳惰轮后穿过钢丝绳穿过孔并连接在钢丝绳收紧装置上，能够使支架一侧的钢丝绳呈竖直状态，位于支架另一侧的钢丝绳呈倾斜状态，能够有效增大钢丝绳的竖直运动行程，保证运行的稳定状态和行程需求；钢丝绳惰轮能够为钢丝绳提供支撑，同时便于钢丝绳换向。

进一步，所述钢丝绳惰轮与所述支架间隔布置，并通过轴承安装在所述支架的顶部；所述主动钢丝绳缠绕轮通过轴承安装在所述支架底部；所述支架一侧底部还设有限位块二，所述限位块二位于所述导轨一的下端。

附图说明

图1为本发明材料舱外暴露装置的立体爆炸结构示意图；

图2为本发明旋转升降装置的立体结构示意图；

图3为本发明旋转升降装置的立体爆炸结构示意图；

图4为本发明旋转升降装置的立体剖视结构示意图；

图5为图4中A部的放大结构示意图；

图6为本发明旋转升降装置与底座的装配结构示意图。

图7为本发明定位装置的立体爆炸结构示意图；

图8为本发明定位装置的主视结构示意图；

图9为图8的A-A面剖视图；

图10为本发明定位装置的使用状态结构示意图；

图11为本发明支杆与支撑板的装配结构示意图。

图12为本发明锁紧支撑机构中锁紧支架装配使用状态的立体结构示意图；

图13为图12中A部的放大结构示意图；

图14为图12中B部的放大结构示意图；

图15为本发明锁紧支撑机构中锁紧支架装配使用状态的立体爆炸结构示意图；

图16为本发明锁紧支撑机构中锁紧支架装配使用状态的俯视结构示意图；

图17为本发明锁紧机构中试验箱与锁紧支架装配结构爆炸示意图；

图18为图17中C部的放大结构示意图；

图19为本发明巡检直线运动机构二一种实施方式的立体结构示意图；

图20为本发明巡检直线运动机构二一种实施方式的立体爆炸图；

图21为本发明巡检直线运动机构二一种实施方式局部剖视图；

图22为本发明巡检直线运动机构二中锥形摩擦轮示意图；

图23为本发明巡检直线运动机构二中膜片弹簧示意图；

图24为本发明巡检直线运动机构二中弹簧支架示意图；

图25为本发明钢带驱动机构的主视结构示意图；

图26为本发明图1中A部的放大结构示意图；

图27为本发明图1中A-A面剖视图的立体图；

图28为本发明钢带驱动机构的立体结构示意图；

图29为本发明钢丝绳驱动机构的立体结构示意图一；

图30为本发明钢丝绳驱动机构的立体结构示意图二；

图31为本发明钢丝绳驱动机构的侧视结构示意图；

图32为本发明钢丝绳驱动机构的后视结构示意图；

图33为本发明钢带驱动机构配合钢丝绳驱动机构的立体结构示意图；

图34为本发明暴露装置整体的立体结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

100、旋转升降装置；101、驱动滑环；102、升降滑环；103、导向滑环；104、旋转滑环；105、定位滑环；106、滑环销轴；107、螺旋滑道；108、导向滑道；109、环形滑槽；110、固定罩；111、旋转驱动部；112、升降驱动部；113、驱动齿轮；114、传动齿轮；115、固定座；116、锥齿环；117、套壳；118、滑套；119、主杆；

200、试验箱；201、挡板；202、分隔筋；203、导向口；204、横向段；205、竖向段；206、箱盖；207、箱体；208、安装口；209、凹槽一；

300、承力机构；301、装配口；302、安装通孔；

400、锁紧支架；401、滑槽一；402、限位缺口；403、导向锁紧件；404、锁紧臂；405、卡接臂；406、限位块一；407、导向滑槽；

500、定位装置；501、安装座；502、支杆；503、第一微动开关；504、第二微动开关；505、支撑板；506、环形滑道；507、凹槽二；508、弹簧；509、盖板；510、导向杆；511、滑槽二；512、安装头；513、环形槽；514、限位挡圈；

600、底座；601、载荷适配器；602、摩擦箱；603、电控箱；

700、巡检直线运动机构一；701、支架；702、导轨一；703、钢丝绳收紧装置；704、钢丝绳惰轮；705、钢丝绳；706、承载板；707、涡卷弹簧安装座；708、被动钢丝绳缠绕轮；709、涡卷弹簧；710、轮轴；711、钢丝绳穿过孔；712、线缆拖链；713、限位块二；714、连接板；715、主动钢丝绳缠绕轮；716、驱动机构一；717、电机法兰；718、滑块一；

800、钢带驱动机构；801、轨道；802、钢带；803、驱动摩擦轮；804、驱动机构三；805、传动摩擦轮；806、槽孔；807、摩擦轮安装座；808、压缩弹簧；809、安装板；810、安装槽；811、槽口；812、安装腔；813、收纳段；814、驱动段；815、导轨二；816、滑块二；817、钢带限位块；818、涡轮蜗杆驱动机构；819、驱动齿轮；820、安装平台；

900、巡检直线运动机构二；901、驱动机构二；902、锥形摩擦轮；903、锥形段；904、圆柱段；905、摩擦杆；906、导轨；908、滑块；909、滑块板；910、负载弹簧；911、推力轴承；912、弹簧支架；913、安装底座；914、磁栅尺；915、读数头；916、微动开关；917、微动触动块；918、线缆架；919、第一缆架；920、第二缆架；921、穿线架；922、挡块；

1、光学巡检模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1和图34所示，本实施例的一种材料舱外暴露装置，包括：

底座600；

试验箱200，可拆卸安装在锁紧支撑机构上；

旋转升降装置100，安装在所述底座600的中部且与所述锁紧支撑机构连接，驱动所述锁紧支撑机构旋转以及升降；

定位装置500，被所述旋转升降装置100驱动旋转升降并能够弹性支撑在所述底座600上，用于检测所述旋转升降装置100旋转升降过程的位置状态；

巡检机构，安装在所述底座600上，并能沿底座600周向在预定范围内移动。

其中，所述底座600还设有电控箱603和摩擦箱602，摩擦箱602主要用于开展材料或机构的在轨摩擦学实验，摩擦箱上部设计有操作把手，方便地面安装以及航天员在轨更换等操作，摩擦箱底部布置有电连接器，实现在轨更换摩擦箱时的通电、通讯的连接和断开。摩擦箱安装时，从上部向下插入到暴露装置的锁紧支撑机构中。电控箱603作为材料暴露系统的电子系统支撑平台，为整个暴露装置提供通信、配电以及控制管理等相关支持，可实现实验数据采集、传输以及在轨信息管理等。

如图2-图6所示，本实施例的一种试验箱旋转升降装置100，包括：

驱动滑环101，所述驱动滑环101安装在升降驱动部112的驱动端，并在升降驱动部112的驱动下做旋转运动，所述驱动滑环101侧壁上设有螺旋滑道107；

升降滑环102，所述升降滑环102套设在所述驱动滑环101内，所述升降滑环102上设有滑环销轴106，所述滑环销轴106一端位于所述螺旋滑道107内；

导向滑环103，所述导向滑环103套设在升降滑环102内且底部固定，所述导向滑环103上设有竖直布置的导向滑道108，所述滑环销轴106另一端位于所述导向滑道108内；

旋转部，所述旋转部作为动作执行部120安装在所述升降滑环102上并在旋转驱动部111的驱动下相对于所述升降滑环102做旋转运动。

本实施例的试验箱旋转升降装置，利用驱动滑环、升降滑环、导向滑环以及旋转部的配合，实现在特定狭小空间内，集成旋转和升降运动，可在特定狭小空间内实现试验箱旋转升降运动，保证试验箱内材料的充分暴露，方便从各个方向观察暴露材料表面形貌。

另外，如图2所示，所述驱动滑环101外套设有套壳117，所述套壳117与所述驱动滑环101底部固定。所述旋转滑环104顶部安装有主杆119，主杆顶部通过顶板用于连接载荷适配器，主杆119可采用圆筒型结构。

如图2-图4所示，本实施例的所述旋转部包括旋转滑环104，所述旋转滑环104套设在所述导向滑环103内，所述旋转滑环104靠近底部的位置设有沿其周向布置的环形滑槽109，所述滑环销轴106另一端穿过所述导向滑道108后置于所述环形滑槽109内。采用旋转滑环，并在旋转滑环上设置环形滑槽，使旋转滑环不仅作为升降运动的执行部件，还作为旋转运动的导向部件，当旋转运动时，旋转滑环上的环形滑槽可为滑环销轴提供导向。

如图2-图4所示，本实施例的旋转升降装置100还包括定位滑环105，所述定位滑环105套设在所述旋转滑环104内且底部固定，所述定位滑环105中部为布置线缆的中空结构。定位滑环可为线缆等提供放置空间，放置线缆占用外部空间，而且也为旋转滑环的升降提供导向定位。所述主杆119与所述定位滑环105均采用中空结构，都可用于走线等。

如图5所示，本实施例的所述滑环销轴106位于所述环形滑槽109内的一端设有滑套118。滑套为滑环销轴提供支撑，并减小传动过程中载荷摩擦系数。

本实施例的一个具体方案为，如图5所示，所述滑环销轴106两端分别设有滑套118，并通过滑套118分别滑动连接在所述螺旋滑道107和导向滑道108内。利用滑套118可以用于支撑滑环销轴，并减小传动过程中载荷摩擦系数。

如图2-图4所示，本实施例的所述旋转滑环104顶部安装有固定罩110，所述旋转驱动部111安装在所述固定罩110上，所述导向滑环103顶部外周侧设有驱动齿轮113，所述旋转驱动部111的驱动端设有与所述驱动齿轮113啮合的传动齿轮114，所述旋转驱动部111通过驱动所述传动齿轮114沿所述驱动齿轮113转动，带动旋转滑环104及其上的固定罩110做旋转运动。固定罩可为试验箱的安装提供支撑，而且导向滑环升降后被锁定后，利用导向滑环实现旋转驱动部、固定罩以及旋转滑环的旋转，使旋转升降互不干扰。

其中，如图4所示，所述固定罩110呈环形，其中部设有安装孔，所述固定罩110靠近内环的位置安装于所述旋转滑环104顶部外延出的环形边上，所述固定罩110的外环侧水平延伸形成有用于安装所述旋转驱动部111的固定板，所述固定罩110的外环侧向下延伸呈一筒状结构，可将所述驱动齿轮罩设住，所述筒状结构的下端外延形成一法兰边，该法兰边可用于装配在承力机构上，实现旋转驱动部以及旋转滑环、主杆等的安装。

如图3和图4所示，所述螺旋滑道107为两条且相位成180°布置在所述驱动滑环101的侧壁上，所述导向滑道108为两条且对称布置在所述导向滑环103的侧壁上，所述滑环销轴106为两个，每条所述螺旋滑道107和与之对应的导向滑道103内各设有一个所述滑环销轴106。采用两条螺旋滑道，两条导向滑道以及两个滑环销轴相互配合实现升降，使升降过程更加平稳。

如图2-图4所示，本实施例的所述升降驱动部112通过锥齿轮与驱动滑环101外周侧的锥齿环116配合，驱动所述驱动滑环101做旋转运动。

如图2-图4所示，本实施例的旋转升降装置100还包括环形的固定座115，所述升降驱动部112安装在所述固定座115侧壁上，所述导向滑环103底部固定在所述固定座115的顶端。所述固定座外周侧也外延有法兰边，用于固定座的安装固定，采用环形固定座，可与其他部件配合，占用空间小，而且能够为导向滑环以及升降驱动部提供有效支撑。

本实施例的一个优选方案为，如图2-图6所示，本实施例的驱动滑环、升降滑环、导向滑环、旋转滑环以及定位滑环均采用圆筒状结构且相互套设连接固定，能够大大节省安装空间。

本实施例的旋转升降装置采用凸轮传动，将旋转运动转化为直线运动，旋转驱动部和升降驱动部可选用步进电机，利用升降驱动部驱动锥齿轮转动，进而驱动锥齿环以及与锥齿环固定连接的驱动滑环转动，所述驱动滑环上的螺旋滑动推动其内的滑环销轴移动，滑环销轴沿所述导向滑环上竖直布置的导向滑道向上移动，进而使升降滑环向上移动；由于滑环销轴一端位于所述旋转滑环的环形滑槽内，滑环销轴进而驱动旋转滑环随升降滑环同步向上移动，所述旋转滑环以及升降滑环顶部分别连接固定罩，旋转驱动部安装在固定罩上，所述驱动齿轮套设固定在所述升降滑环上端外周侧，所述旋转驱动部驱动传动齿轮沿所述驱动齿轮周向运动，进而带动旋转滑环及其上的固定罩做旋转运动，还带动所述固定罩上的主杆也随之所旋转运动。

如图7-图11所示，本实施例的定位装置500包括：

安装座501，随旋转部同步运动，所述安装座501上设有两个微动开关；

支杆502，一端通过弹簧508可轴向滑动的设于所述安装座501内，另一端在所述弹簧508的作用下被弹性支撑在支撑板505上；所述支撑板505上设有若干旋转定位部，若干所述旋转定位部分别位于试验箱旋转升降装置100旋转中心的四周，所述支杆502与所述旋转升降装置100的升降方向平行；两个所述微动开关分别位于所述支杆502轴向滑动的起始端和末端；两个所述微动开关分别为第一微动开关503和第二微动开关504；

第一微动开关503，安装于所述安装座501上并位于所述支杆502轴向滑动的起始端；

第二微动开关504，安装于所述安装座501上并位于所述支杆502轴向滑动的末端；

其中，所述安装座501随试验箱旋转升降装置100旋转部升降过程中，所述支杆502在弹簧508作用下沿安装座501滑动并通过触发第一微动开关503或第二微动开关504实现升降定位；所述安装座501随试验箱旋转升降装置100旋转部旋转过程中，所述支杆502在支撑板505上移动并通过旋转定位部触发第二微动开关504实现旋转定位。

具体的，本实施例的弹簧508为加载装置，初始时为受压状态，当旋转升降装置100进行升降运动时，弹簧508驱动支杆502移动，旋转运动时，支杆502在支撑板505上滑动，弹簧伸展，两个微动开关为检测装置，检测支杆的位置状态。

本实施例的定位装置，将安装座安装在试验箱旋转升降装置的旋转部上，将支杆被弹性支撑在支撑板上，利用弹簧的弹性作用力，当试验箱旋转升降装置的旋转部执行上升动作时，所述支座随着旋转部上升，支杆沿安装座滑动并在弹簧的作用下继续支撑在支撑板上，支杆一端脱离第一微动开关并移动至触发第二微动开关，利用第二微动开关反馈旋转部上升至设定位置；当试验箱旋转升降装置的旋转部执行旋转动作时，所述支座随着旋转部旋转，支杆沿支撑板移动并移动至旋转定位部时，配合旋转定位部使支杆触发第二微动开关实现旋转定位。

如图10和图11所示，本实施例的所述支撑板505上设有环形滑道506，所述支杆502另一端在所述弹簧508的作用下被弹性支撑在所述环形滑道506内，所述旋转定位部位于所述环形滑道506内。环形滑道可对支杆提供移动区域，并为支杆的移动进行限位。

如图11所示，本实施例的一个优选方案为，所述旋转定位部为开设在所述环形滑道506底部的凹槽二507，所述安装座501随试验箱旋转升降装置100旋转过程中，所述支杆502另一端在所述环形滑道506内移动，此时所述支杆502一端位于所述第一微动开关503和第二微动开关504之间，当所述支杆502另一端移动至所述凹槽二507内时，所述支杆502一端触发所述第二微动开关504实现旋转定位。支杆另一端在弹簧的弹性作用下始终支撑在环形滑道内或凹槽二内，并且利用第二微动开关实现支杆在环形滑道中旋转到各个凹槽二内时进行定位，当支杆另一端每移动到一个凹槽二内时，支杆一端触发第二微动开关，表示旋转到位，实现精准的旋转定位。

如图11所示，本实施例的一个优选方案为，所述凹槽二507为V型槽，其两个槽壁分别沿所述旋转方向依次布置。采用V型槽结构，可方便支杆另一端能够沿V型槽的槽壁稳定移入到凹槽二内或从凹槽二内移出，避免出现卡死情况。

如图11所示，本实施例的一个优选方案为，所述支撑板505的环形滑道506内设有4个凹槽二，而且4个凹槽二均匀排布在环形滑道506内，使旋转升降装置共有四个旋转位置。

如图11所示，本实施例的一个具体方案为，所述凹槽二507的槽底为平面或圆弧面，所述支杆502另一端为圆弧面。凹槽二槽底设置为平面或圆弧面，方便与支杆适配，方便支杆从凹槽二内移出。

如图11所示，本实施例的一个优选方案为，若干所述旋转定位部沿试验箱旋转升降装置100旋转中心的四周均匀分布。将旋转定位部均匀分布在旋转中心四周，使试验箱旋转升降装置每旋转一定角度都能进行精确定位。

如图7-图9所示，本实施例的一个优选方案为，所述安装座501上设有一端敞口、另一端封闭的滑槽二511，所述弹簧508位于所述滑槽二511的封闭端内侧，所述支杆502一端与所述弹簧508抵接，另一端从所述滑槽二511的敞口端伸出。滑槽二的设置，方便支杆的安装和弹性滑动。

如图7-图9所示，本实施例的定位装置还包括盖板509，所述盖板509安装在所述安装座501上并将所述滑槽二511的槽口部分遮挡住，所述盖板509位于所述第一微动开关503和第二微动开关504之间。盖板能够防止支杆在支撑板上移动过程中从滑槽二槽口偏离出。

如图7-图9所示，本实施例的所述安装座501内设有导向杆510，所述弹簧508套设在所述导向杆510上，所述支杆502套设在所述导向杆510上并沿所述导向杆510滑动，所述支杆502一端与所述弹簧508抵接。其中，所述支杆502中开设有导向滑道，所述导向滑道沿所述支杆502的轴向布置且上端与外部连通，所述导向杆510下端从所述导向滑道顶端插入所述支杆502内。导向杆的设置，可为支杆的滑动提供稳定导向功能，防止支杆偏离移动轨迹。

如图7-图9所示，本实施例的导向杆510一端设有安装头512，安装头512靠近导向杆510的一端周侧设有一圈挡沿和一圈环形槽513，所述环形槽513位于所述挡沿远离所述导向杆510的一侧，所述环形槽513内设有限位挡圈514，所述安装座501上端设有通孔，所述安装头512插设在所述通孔内，并利用限位挡圈514抵接在所述滑槽二511的上端内表面上。

其中，如图7-图9所示，为了提高触发监测的可靠性，所述第一微动开关503和第二微动开关504分别为两个，且分别并排布置在所述支杆502的两侧。

本实施例的定位装置配合旋转升降装置使用时，有三种工作状态，未升起状态、升起状态以及旋转状态，当旋转升降装置100旋转部处于未升起状态时，定位装置500也处于未升起状态，支杆502下端位于支撑板505上的凹槽二507内，同时支杆502触动定位装置500上部的第一微动开关503，反馈旋转升降装置100旋转部的位置状态。当旋转升降装置100旋转部启动上升时，定位装置500内的支杆502在弹簧力的作用下，沿导向杆510向下伸展，当旋转升降装置100旋转部上升至最高点时，支杆502运动到定位装置500的最下端，并触碰定位装置500下部的第二微动开关504，反馈旋转升降装置100旋转部升至最高点的运动状态。当旋转升降装置100旋转部驱动其上的部件进行旋转时，定位装置500的安装座501带动支杆502从支撑板505的环形滑道506内凹槽二507中滑出，脱离于安装座501下部第二微动开关504的接触，并沿着环形滑道506滑动，此时，支杆502沿着环形滑道506滑动，支杆502与第一微动开关503和第二微动开关504均脱离，当运动到下一位置的凹槽二507时，支杆502在弹簧力的作用下进入环形滑道506的凹槽二507内，并触碰定位装置500下部的第二微动开关504，表明旋转到位。

本实施例的旋转升降装置在旋转运动中，升降滑环为固定状态，在升降驱动部的自锁力作用下，停留在升降运动的最高点；定位装置能够配合旋转升降装置使用，能够检测材料暴露装置的旋转角度和空间位置，实现对材料暴露试验箱运动位置的实时监测，使材料暴露装置有序、可控的安全运行。定位装置利用弹簧对支杆施加载荷，对定位装置旋转以及升降运动随动性能好。

如图12-图18所示，本实施例的锁紧支撑机构，包括锁紧支架400和承力机构300，所述锁紧支架400为多个且分别竖直固定在所述承力机构300外周侧；所述锁紧支架400一侧边上设有滑槽一401，所述滑槽一401的槽壁上形成有限位缺口402，所述锁紧支架400上设有导向锁紧件403，所述导向锁紧件403贯穿所述滑槽一401的两槽壁设置；所述试验箱200的侧壁上分别设有与之间隔布置的挡板201，所述挡板201一端与所述试验箱200侧壁之间形成安装口208，所述挡板201与所述试验箱200的侧壁之间设有分隔筋202，所述分隔筋202将所述挡板201与所述试验箱200的侧壁之间分隔成上下布置的若干安装槽，所述挡板201上设有导向口203；

其中，所述滑槽一401形成所述限位缺口402的槽壁插入所述安装槽内，所述分隔筋202插入所述限位缺口402内，所述导向锁紧件403插入所述导向口203内并将所述挡板201锁紧在所述滑槽一401内。

本实施例的锁紧支撑机构，通过在锁紧支架上设置滑槽一以及限位缺口，在试验箱侧壁上设置挡板，将分隔筋插入到限位缺口内，并将到箱锁紧插入导向口内，使试验箱上的挡板被卡入到锁紧支架的滑槽一内，并利用拧紧导向锁紧件将挡板压紧固定在滑槽一内，实现试验箱与锁紧支架的锁紧固定；可通过拧松导向锁紧件将挡板从滑槽一中取出，实现锁紧支架与试验箱之间的可拆卸。整个拆装结构不需要导向锁紧件对试验箱进行固定，而是依靠锁紧支架将挡板压紧，整体结构十分紧凑，而且可实现快速精确拆装，结构稳定牢固，能够满足空间站的环境需求。

本实施例的一个具体方案为，所述导向锁紧件403为松不脱螺钉。采用松不脱螺钉，不需要将螺钉取下，就能实现挡板与锁紧支架的锁紧固定。

如图12-图16所示，关于承力机构的一个优选方案为，本实施例的所述承力机构300为一体成型的镂空结构，其外周侧形成有若干装配口301，所述锁紧支架400竖直安装在所述装配口301内，所述试验箱200被限位在所述装配口301内。将承力机构设置为镂空结构，可以减轻承力机构的重量，方便装拆，而且将试验箱限位在承力机构的装配口内，能够将试验箱有效稳定的限位安装。

如图17和图18所示，本实施例的所述试验箱200包括箱盖206和箱体207，所述箱盖206一竖直边铰接在所述箱体207敞口端的一竖直侧壁上；所述挡板201位于所述箱体207铰接有箱盖206的竖直侧壁上或/和所述箱体207的另一竖直侧壁上，所述安装口208朝向背离所述箱盖206的一侧布置；所述箱体207两竖直侧壁的下半部分分别凹陷形成有台阶状的凹槽一209，所述挡板201固定在所述凹槽一209内；所述箱体207被限位在所述装配口301内，所述箱盖206位于所述装配口301外。将箱体限位在装配口内，将箱盖位于装配口外，当打开箱盖时，箱盖内表面以及箱体内表面的材料可以位于同一暴露面上，使承力机构四周的暴露面更加均匀稳定的暴露。将挡板设置在箱体的两竖直侧壁上，使箱体箱底部位被安装定位在锁紧支架上，不影响箱门的开启和关闭。

本实施例可在所述箱体207的其中一个竖直侧壁上设置所述挡板201，安装时，可配合一个锁紧支架400进行安装。也可以在箱体207的两个竖直侧壁上都设置挡板201，在箱体207两个相对的竖直侧壁上都配合一个锁紧支架400进行安装。

本实施例的一个优选方案为，如图12和图18所示，所述挡板201为两个且分别位于所述箱体207两侧的两竖直侧壁上，两个所述挡板201相互平行布置；所述锁紧支架400为两个且分别与两个所述挡板201对应锁紧，两个锁紧支架400安装到对应的挡板201上后，两个锁紧支架400也相互平行布置。采用两个挡板分别对箱体207的两竖直侧壁进行锁紧固定，使箱体207整体受力均匀稳定。当配合试验箱200安装两个锁紧支架400时，两个锁紧支架400结构可以相同，也可以根据实际安装空间限制，设置不同。例如，位于试验箱一侧的锁紧支架可选用3个限位缺口，位于试验箱另一侧的锁紧支架可选用2个限位缺口，对应的试验箱上的挡板上的导向口和分隔筋的个数也不同，具体与对应的锁紧支架结构相适配。

如图16所示，本实施例的所述承力机构300中部形成有若干上下贯通的安装通孔302，靠近所述安装通孔302的锁紧支架400上以及所述承力机构300上分别固定有限位块一406，所述限位块一406均位于所述承力机构300上表面上且位于所述安装通孔302的四周。承力机构300中的安装通孔302可用于安装其他部件，例如摩擦箱等，可以利用摩擦像进行摩擦学实验。并利用限位块一对其他部件进行有效限位，能够最大程度的利用承力机构的安装空间，在有限的空间内，最大程度的满足空间试验需求。

其中，如图13、图14和图16所示，所述限位块一406上形成有竖直布置的导向滑槽407。导向滑槽的设置，可方便对其他部件进行安装导向和限位。

其中，如图17和图18所示，为了使挡板201尽可能的不占用空间站外部环境空间，所述箱体207两竖直侧壁的下半部分分别凹陷形成有台阶状的凹槽一209，所述挡板201固定在所述凹槽一209内。

如图17和图18所示，导向口的一个优选方案为，本实施例的所述导向口203包括相互连通的横向段204和竖向段205，所述竖向段205位于所述横向段204的上方；其中，所述横向段204沿导向锁紧件403移动，使试验箱200先横向移动，然后所述竖向段205沿导向锁紧件403移动，使所述试验箱200向下移动，将试验箱200装配到锁紧支架400上，使导向锁紧件403限位在所述竖向段205的顶部。导向口采用横向段和竖向段，导向锁紧件可以利用横向段插入到挡板上，然后将试验箱向下移动，使竖向段沿导向锁紧件移动，导向锁紧件与竖向段之间形成前后方向和上下方向的限位，使试验箱不会从锁紧支架上掉落，再利用滑槽实现左右方向的限位，使试验箱稳定的安装在锁紧支架上。

其中，如图17和图18所示，所述分隔筋202为多个，所述导向口203为多个，多个所述导向口203一一对应的位于所述分隔筋202的上方。多个分隔筋和多个导向口的设置，可使试验箱侧壁尽可能多的区域被固定在锁紧支架上，实现试验箱的稳定安装。

其中，如图12-图15所示，所述挡板201上的滑槽一401可以上下贯通设置，或者不贯通设置。所述限位缺口402为多个，多个所述分隔筋202一一对应的插入所述限位缺口402内。所述分隔筋202的个数优选为2个或3个，分别连接挡板201和试验箱200的侧壁。对应的，所述限位缺口402的个数也可选2个或3个，导向锁紧件403的个数也优选2个或3个。导向锁紧件403也一一对应的设置在所述限位缺口402的上方。

本实施例的一个优选方案为，如图12-图15所示，所述限位缺口402的上下间距设置较大，当所述试验箱200与挡板201配合插接后，所述导向锁紧件403沿所述竖向段205移动的过程中，即所述试验箱200相对所述挡板201向下移动时，所述分隔筋202能够在限位缺口402的空间内上下移动。为了使试验箱200与挡板201插接更加紧凑稳定，当试验箱200与挡板201配合插接后，所述导向锁紧件403刚好位于或抵接在所述竖向段205的上端，所述分隔筋202刚好位于或抵接在所述限位缺口402的底边上。

如图12-图16所示，所述锁紧支架400背离所述滑槽一401的一侧垂直设有锁紧臂404，所述锁紧臂404远离所述滑槽一401的一端向下延伸形成卡接臂405，所述卡接臂405与所述滑槽一401平行布置，且与所述锁紧支架400、锁紧臂405之间合围成一限位口。限位口的设置，可方便将限位支架安装限位到相应的装配结构中。

具体的，如图12-图15所示，所述锁紧支架400可选用类似“4”字型结构，所述滑槽一401位于所述锁紧支架400的竖直长边上，锁紧臂404位于所述4字型结构的横向段上，所述卡接臂405位于所述4字型结构的锐角拐角位置。所述锁紧支架400的4字型结构靠近下端的位置上还设有若干固定孔，用于将锁紧支架400固定在对应的承力机构上。

如图12-图16所示，所述锁紧支架400上连接有限位块一406，能够充分利用有限的空间，将限位块一与锁紧支架一体设置，可方便当限位支架安装到相应的装配结构中时，对其他部件进行安装导向和限位，使锁紧支架既具有安装试验箱的功能，还能够对其他箱体进行安装，比如，在空间站实验中，不仅要对试验箱中的材料进行暴露实验，可能还需要进行摩擦学实验，这样就需要对摩檫箱进行安装，在锁紧支架上设置限位块一，可对摩檫箱进行限位，有利于摩擦学实验的进行，使锁紧支架得到充分利用，也能实现在有限的空间，满足多个试验箱的暴露实验，甚至还能够实现摩擦学实验。

本实施例的试验箱锁紧支撑机构，能够实现材料暴露试验箱的固定安装，试验箱为暴露材料提供安装空间并提供密闭环境，材料暴露试验箱利用其上的锁紧支架可实现快速可更换设计，与承力机构可即插即用。试验箱上的挡板卡进锁紧支架上的滑槽一中，利用导向口以及限位缺口的配合，实现结构自锁，然后再通过锁紧支架上的松不脱螺钉进行拧紧固定，将锁紧支架与挡板进行压紧固定，松不脱螺钉不需要穿过试验箱，利用结构上的自锁关系以及滑槽一与挡板压紧，实现试验箱与锁紧支架的快速可更换，再利用锁紧支架将试验箱安装锁紧在承力机构上，可实现试验箱的稳定快速拆装，保证材料暴露实验在有限的空间内稳定进行。

如图19-图24所示，本实施例的所述巡检机构的一种实施方式包括巡检直线运动机构二900，所述巡检直线运动机构二900安装在所述底座600一侧边沿处并能驱动其上的功能负载沿底座边沿直线往复运动；所述巡检直线运动机构二900包括：

驱动机构二901；

锥形摩擦轮902，锥形摩擦轮902与驱动机构二901的输出轴花键连接；

摩擦杆905，摩擦杆905与锥形摩擦轮902摩擦配合；锥形摩擦轮902的圆锥形外周侧抵接在摩擦杆905上；

导轨906，导轨906与摩擦杆905平行设置；

滑块组件，滑块组件的一端滑动安装在导轨906上，另一端与驱动机构二901的外壳固定连接；

负载弹簧910，负载弹簧910套设在驱动机构二901的输出轴上，且夹设在锥形摩擦轮902的大头端和滑块组件的另一端之间；负载弹簧910处于压缩状态。

具体的，驱动机构二901包括电机和减速器，电机为动力源，实现电能和机械能的转换，在电机的控制下，输出轴做旋转运动；减速器为减速增扭装置，降低电机输出转速，增加输出扭矩；进而带动锥形摩擦轮旋转运动；减速器输出轴端为花键，连接到锥形摩擦轮，为锥形摩擦轮转动动力输入。

驱动机构二提供动力源，通过驱动机构二的输出轴的转动带动锥形摩擦轮进行转动；锥形摩擦轮与输出轴以花键连接的方式连接，可以限制锥形摩擦轮的转动，同时为弹簧对锥形摩擦轮的预紧推力使锥形摩擦轮压紧摩擦轮提高轴向微动空间，保证锥形摩擦轮与摩擦杆的摩擦配合；转动的锥形摩擦轮与摩擦杆的摩擦配合，在摩擦力的作用下，锥形摩擦轮沿摩擦杆做直线运动，由于在太空失重状态，只要有作用力，驱动机构二和滑动组件就可以在锥形摩擦轮的带动下滑动；同时摩擦轮驱动，能有效适应空间碎片等杂质浸入传动部位后的传动性能；摩擦轮为锥形轮设计，在高低温工况下，结构材料形变及弹簧变形变化时，可保证摩擦轮与摩擦杆间的调整余量，确保可持续驱动；导轨为在轨巡检直线运动机构承载及导向装置，用于支撑滑块及摩擦轮的往复直线运动，通过导轨为整个机构提供位置导向和限位，且可以避免锥形摩擦轮脱离摩擦杆；在舱外±100℃高低温作用时，各个材料均因为热膨胀系数不同导致结构不同大小的变形，进而可能导致锥形摩擦轮与摩擦杆之间压力消失，或者导轨与滑块卡死等失效模式；一定的弹簧力预紧，使在轨巡检直线运动机构存在足够的温差调整空间，使巡检直线运动机构能够适应舱外高低温度变化，具有较强环境适应性及可靠性；

具体的，如图22所示，锥形摩擦轮902包括锥形段903和圆柱段904，锥形段903与摩擦杆905摩擦配合；设置圆柱段904提供一定的余量。

在一些可选的实施例中，如图19-24所示，所述滑块组件包括滑块908和滑块板909，滑块908固定安装在滑块板909上，滑块908与导轨906滑动连接；滑块板909与驱动机构二901的外壳固定连接并活动套设在驱动结构二901的输出轴外；负载弹簧910夹设在锥形摩擦轮902的大头端和滑块板909之间。

具体的，如图20所示，导轨906的两侧面向凹陷形成限位凹槽，滑块908设有用于安装导轨906的安装槽，且安装槽的两侧形成限位凸起，滑块908与导轨906相配合安装后，限位凸起与限位凹槽相适配，实现导轨906对滑块908的限位作用，使导轨906起到导向作用，对在失重状态下运动的部件起到导向作用，也就是说，由于驱动机构二的外壳与滑块板固定连接，所以驱动机构二在失重状态下可以保持运动方向，且使锥形摩擦轮保持与摩擦杆的接触配合状态。

如图19-图21所示，滑块908与导轨906的滑动连接；滑块908为承载运动机构的滑动部件，减小运动部件间摩擦力，减轻负载；滑块板909为连接滑块908以及驱动机构二901的转接板，为驱动机构二、摩擦轮等提供支撑；负载弹簧910夹设在锥形摩擦轮902的大头端和滑块板909之间，分别对锥形摩擦轮902和滑块板909产生预紧力，在弹簧力预紧力作用下，锥形摩擦轮902与摩擦杆905形成法向压力，压紧摩擦杆905；而滑块板909在预紧力的作用下，带动滑块908拉紧导轨906，形成导轨906和滑块之间908的预紧力。

优选的，摩擦杆905为圆形摩擦杆。

锥形摩擦轮902采用锥形轮与圆形摩擦杆摩擦形式，在运动部件上安装导轨进行导向和支撑，锥形摩擦轮902和滑块板909之间安装膜片弹簧，该弹簧可同时为锥形摩擦轮902和导轨906施加预紧力，使摩擦轮驱动和导轨传动均可以适应舱外在轨正负100℃的高低温工作情况。

摩擦杆905为摩擦驱动的固定驱动装置，为锥形摩擦轮902提供支撑，同时与锥形摩擦轮902之间形成预压力；

在一些可选的实施例中，如图19-图24所示，巡检直线运动机构二900还包括推力轴承911，推力轴承911套设在驱动机构二901的输出轴上，且夹设在滑块板909与负载弹簧910之间。

推力轴承911为负载弹簧910的承载装置，同时支持锥形摩擦轮实现旋转运动。

在一些可选的实施例中，如图19-图24所示，巡检直线运动机构二900还包括弹簧支架912，弹簧支架912套设在驱动机构二901的输出轴上，且夹设在推力轴承911与负载弹簧910之间。

具体的，如图24所示，弹簧支架912的两侧分别向外凸起形成连接盘，分别用于与推力轴承911和负载弹簧910连接；弹簧支架912为负载弹簧910安装及定位装置，使负载弹簧910安装时具有较好的对中性，使锥形摩擦轮902受力均匀，增强寿命。

优选的，如图24所示，负载弹簧910为膜片弹簧。推力轴承911为膜片弹簧的承载装置，同时支持摩擦轮实现旋转运动；弹簧支架912为膜片弹簧安装及定位装置，使膜片弹簧安装时具有较好的对中性，使锥形摩擦轮受力均匀，增强寿命。

作为压紧弹簧的膜片弹簧，是由弹簧钢冲压成的，具有“无底碟子”形状的截锥形薄壁膜片，且自其小端在锥面上开有许多径向切槽，以形成弹性杠杆，而其余未切槽的大端截锥部分则起弹簧作用。膜片弹簧的一侧由锥形摩擦轮支撑，另一侧通过弹簧支架由推力轴承支撑；如图22所示，锥形摩擦轮902的大头端具有向内凹的平面，膜片弹簧的大端安装在该内凹平面内，膜片弹簧的小端通过弹簧支架与推力轴承连接；膜片弹簧在锥形摩擦轮和弹簧支架的压紧下，对锥形摩擦轮和弹簧支架产生预紧力。膜片弹簧具有很多优点：首先，膜片弹簧具有非线性特性；其次，膜片弹簧的压紧力性能稳定，平衡性也好；再者，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使结构大为简化，零件数目减少，质量减小并显著缩短了轴向尺寸；另外，由于膜片弹簧与压盘是以整个圆周接触，使压力分布均匀。

膜片弹簧为摩擦轮与摩擦杆间的加载装置，同时为导轨906和滑块908间的加载装置；压缩的膜片弹簧一端推动锥形摩擦轮902压紧摩擦杆905，提供锥形摩擦轮902与摩擦杆905之间的压紧力；压缩的膜片弹簧另一端通过推动弹簧支架912，进而推动推力轴承911，然后推动滑块板909，带动滑块908拉动导轨906，形成导轨906和滑块908之间的预紧力；在舱外±100℃高低温作用时，各个材料均因为热膨胀系数不同导致结构不同大小的变形，进而可能导致摩擦轮与摩擦杆之间压力消失，或者导轨与滑块卡死等失效模式；一定的弹簧力预紧，使在轨巡检直线运动机构存在足够的温差调整空间，使巡检直线运动机构能够适应舱外高低温度变化，具有较强环境适应性及可靠性。

在一些可选的实施例中，如图19-图24所示，巡检直线运动机构二900还包括安装底座913，导轨906和摩擦杆905固定安装在安装底座913上。

安装底座提高稳固的定位基础，安装底座为在轨巡检直线运动机构的承载装置，用于安装固定导轨、摩擦杆等需固定位置的部件。

在一些可选的实施例中，如图19-图24所示，巡检直线运动机构二900还包括磁栅尺914和读数头915，磁栅尺914固定安装在安装底座913上，并与导轨906平行设置；读数头915固定安装在滑块组件上，读数头915与磁栅尺914滑动连接。

磁栅尺914和读数头915为直线运动检测装置，实时检测运动部分运动位置，为运动控制提供闭环位置反馈，达到控制运动机构空间定位精度的目的。

在一些可选的实施例中，如图19-图24所示，巡检直线运动机构二900还包括两个微动开关916和两个微动触动块917，两个微动开关916均固定安装在安装底座913上，且分别位于摩擦杆905的两端；两个微动触动块917分别对应两个微动开关916固定安装在滑块组件上。

具体的，微动开关是具有微小接点间隔和快动机构，用规定的行程和规定的力进行开关动作的接点机构，用外壳覆盖，其外部有驱动杆的一种开关，因为其开关的触点间距比较小，故名微动开关，又叫灵敏开关。

这类开关被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等

本实施例中，两个微动触动块917分别对应两个微动开关设置，微动触动块917固定安装在滑动组件上，具体固定安装在滑动板909上，滑动板909移动至预设位置时，微动触动块917触发微动开关916，运动的部件到达预设极限位置，运动停止或反向，实现往复运动；微动开关布置在摩擦杆的两端，为直线运动部分提供运动零位反馈。

优选的，如图19-图21所示，安装底座913上固定有两个挡块922，分别安装在导轨906的两端，挡块922与微动开关916共同起到对直线运动极限位置的限位，且在微动开关916失效的情况下，挡块可以起到阻挡保护作用，避免运动的部件脱落机构。

在一些可选的实施例中，如图19-图24所示，巡检直线运动机构二900还包括线缆架918，线缆架918一端与滑块组件转动连接，另一端与安装底座913转动连接。

线缆架918为线缆的安装支撑装置，避免线缆绕入运动的机构中或对空间中附近的设备产生影响，滑块组件移动时，带动线缆架往复运动。

优选的，如图19-图21所示，线缆架918包括第一缆架919和第二缆架920，第一缆架919的一端和第二缆架920的一端转动连接，第一缆架919的另一端和第二缆架920的另一端分别与滑块组件和安装底座913转动连接。

具体地，第一缆架919和第二缆架920上安装有若干穿线架921，用于固定线缆，线缆固定及运动采用折叠线缆架安装，不仅实现线缆布局，同时占用较小空间；滑块组件移动时，带动线缆架往复运动，进而带动线缆展开及收缩，使线缆布局最小化。

本实施例的有益效果是：在轨巡检直线运动机构使用摩擦传动，增强对空间碎片、异物进入驱动部位的适应能力；膜片弹簧给锥形摩擦轮加载，使装置对高低温工况进行自适应驱动；膜片弹簧给导轨和滑块施加预载荷，避免高低温工况下导轨、滑块变形不一致导致导轨卡死；锥形摩擦轮中心驱动部位采用花键输入，增强动力传动能力，同时具有较高的对心性能；线缆固定及运动采用折叠线缆支架安装，不仅实现线缆布局，同时占用较小空间。

如图1、图19-图24以及图34所示，本实施例的所述巡检机构还包括巡检直线运动机构一，所述巡检直线运动机构一安装在所述巡检直线运动机构二900上作为功能负载使用；所述巡检直线运动机构一与所述巡检直线运动机构二900机构相同且垂直布置，所述巡检直线运动机构一用于驱动光学巡检模块1垂直于底座600往复运动。其中，所述巡检直线运动机构一可选用下述的钢丝绳驱动机构，即将下述巡检机构中的钢丝绳驱动机构安装在本实施例中巡检直线运动机构二的驱动机构二和/或滑动组件上，利用巡检直线运动机构二带动钢丝绳驱动机构沿X轴直线运动，钢丝绳驱动机构再带动其上的光学模块沿Y轴上下移动。

如图25-图28所示，本实施例的巡检机构的另一个实施方式可采用钢带驱动机构800配合钢丝绳驱动机构，包括：

用于钢带802移动行走的轨道801；钢带为传动执行装置，利用钢带的自身刚度，在钢带摩擦轮驱动下，促使钢带在限定空间内直线往复运动；

驱动摩擦轮803，与驱动机构三804传动连接并在驱动机构三804的驱动下转动；驱动机构三804可选用驱动电机；驱动摩擦轮为钢带夹紧装置，通过夹紧，在钢带上形成法向压紧力，为摩擦驱动提供支撑；

传动摩擦轮805，与所述驱动摩擦轮803间隔并排布置，且分别位于所述轨道801的两侧，所述钢带802夹设在所述驱动摩擦轮803和所述传动摩擦轮805之间；

支架701，所述支架701的一侧安装有垂直于所述钢带802布置的导轨一，所述支架一侧的底部安装有驱动机构一716，所述驱动机构一716的驱动端连接有主动钢丝绳缠绕轮715，所述支架701一侧的顶部安装有钢丝绳惰轮704，所述支架701另一侧安装有钢丝绳收紧装置；

钢丝绳705，一端连接在所述主动钢丝绳缠绕轮715上，另一端绕设所述钢丝绳惰轮704后连接在所述钢丝绳收紧装置上；

用于安装光学巡检模块1的承载板706，滑动安装于所述导轨一702上，并连接在所述钢丝绳705上。

其中，所述轨道801上形成有沿其长度方向布置的槽孔806，所述钢带806从所述槽孔806露出且连接所述支架701，使所述支架701在所述钢带802的驱动下沿所述槽孔806做直线运动。

本实施例的驱动装置，包括钢丝绳驱动机构700以及钢带驱动机构800配合实现对光学巡检模块的驱动，利用钢带驱动实现X方向直线运动，利用钢丝绳驱动实现Y轴方向直线运动，能够满足空间特殊环境效应作用下的光学巡检装置的驱动需求，能够满足光学巡检模块在轨运动的安全性和可靠性，实现对暴露材料全方位监测。本实施例的钢丝绳驱动装置具有重量轻、体积小、环境适应性强。

具体的，导轨一702为钢丝绳驱动机构承载及导向，支撑滑块一以及巡检机构的往复直线运动；钢丝绳收紧装置703随着主动钢丝绳缠绕轮715运动，缠绕或释放钢丝绳705，确保钢丝绳705长度正常且一直处于预紧状态，避免钢丝绳705传动失效；驱动机构一716可选用电机作为动力源，实现电能和机械能的转换，其输出端连接有为电机提供支撑的电机法兰717，支架上701上还连接有与电机法兰717间隔布置的轴承板，所述主动钢丝绳缠绕轮715通过轴承分别连接在所述电机法兰717和所述轴承板之间，所述电机法兰717和所述轴承板上端分别设有限位块二713；钢丝绳惰轮为钢丝绳705提供支撑，用于钢丝绳705的换向；钢丝绳惰轮704通过钢丝绳惰轮支架安装在支架顶端，钢丝绳惰轮支架内部安装有轴承，释放钢丝绳惰轮704旋转自由度，支撑钢丝绳惰轮704完成旋转运动；钢丝绳为传动驱动机构，在驱动电机动力及主动钢丝绳缠绕轮715的驱动下，主动钢丝绳缠绕轮715收紧或释放钢丝绳，实现钢丝绳的直线运动。

如图25-图28所示，本实施例的一个优选方案为，还包括摩擦轮安装座807，所述传动摩擦轮805转动连接在所述摩擦轮安装座807上；所述摩擦轮安装座807一端通过连接销铰接在所述轨道801的一侧，另一端通过压缩弹簧808弹性连接在所述轨道801的同一侧，使所述传动摩擦轮805将钢带802弹性压接在驱动摩擦轮803上。摩擦轮安装座为摩擦轮提供安装固定支架，同时为压缩弹簧的受力装置。摩擦轮安装座配合压缩弹簧结构，使摩擦轮安装座一端通过连接销铰接，另一端作用到压缩弹簧上，可为钢带提供预紧力，避免在舱外±100℃高低温作用时，各个材料均因为热膨胀系统不同导致结构不同大小的变形，进而可能导致钢带与摩擦轮之间压力消失等失效模式；使钢带运动能够适应舱外高低温度变化，具有较强的环境适应性以及可靠性。

具体的，所述摩擦轮安装座807呈一侧开口的中空结构，所述传动摩擦轮805安装于所述中空结构内，且从开口侧露出一部分，该露出部分与钢带802摩擦接触。所述摩擦轮安装座807外侧两端分别设有耳板，两侧的耳板分别与压缩弹簧抵接、与轨道一侧铰接。

如图25-图28所示，本实施例的钢带驱动机构800还包括安装板809，所述轨道801设于所述安装板809上；所述安装板809在所述轨道801的一侧形成有安装槽810，所述轨道801在所述安装槽810的槽口811处被中断，所述摩擦轮安装座807设于所述安装槽810内，所述驱动摩擦轮803和所述传动摩擦轮805分别位于所述槽口811两侧。安装板的设置，可为轨道、摩擦轮以及驱动机构提供有效的安装支撑。

如图25-图28所示，本实施例的所述安装板809中部凹陷形成一安装腔812，所述安装腔812与所述安装槽810的槽口811连通；所述轨道801设于所述安装腔812的侧壁上，所述驱动机构三804设于所述安装腔812内。安装腔的设置，可将轨道等结构隐藏在安装腔内，方便试验箱等结构的安装。

如图25-图28所示，所述安装板809为钢带驱动机构800提供承载装置，用于安装驱动机构三804、涡轮蜗杆驱动机构818、摩擦轮、摩擦轮安装座807、轨道801、钢带限位块817等关键部件都安装在安装板上。

如图27所示，本实施例的所述轨道801包括成角度设置的收纳段813和驱动段814，所述驱动摩擦轮803和所述传动摩擦轮805分别位于所述收纳段813的两侧，所述槽孔806开设在所述驱动段814上。具体的，如图2和图3所示，本实施例的收纳段813和驱动段814垂直布置，且它们的拐角位置成弧形，收纳段813和驱动段814均可采用直线型结构；钢带运动时，可收纳在收纳段中，或沿驱动段进行光学巡检装置的驱动。

其中，如图27和图28所示，所述驱动段814上设有导轨二815，所述导轨二815沿所述槽孔806延伸方向布置在所述驱动段814的外侧，所述导轨二815上滑动设有用于连接支架的滑块二816，所述滑块二816穿过所述槽孔806并与位于所述驱动段814内侧的钢带802连接，滑块二816为承载运动机构的滑动部件，减小运动部件间的摩擦力，减轻负载。滑块二816与钢带802端部或靠近端部的位置固定连接，能够使钢带通过滑块二带动支架沿驱动段做直线往复运动。导轨二为钢带运动提供承载和导向，用于支撑滑块二以及光学巡检装置的往复直线运动，方便钢带与光学巡检装置之间的连接定位。

具体的，如图27所示，所述导轨二815为平行布置的两条且分别布置在槽孔806的两侧，能够使光学巡检装置通过滑块二更加稳定的安装于导轨二上。

为了使钢带802更好的沿轨道801移动，如图25-图27所示，本实施例的钢带驱动机构800还包括钢带限位块817，所述钢带限位块817间隔设置在所述轨道801的一侧，且与所述轨道801之间形成用于钢带802移动的限位间隙。钢带限位块817成条状，且沿所述轨道801的延伸方向布置。钢带限位块817也包括有一体垂直布置的第一限位段和第二限位段，所述第二限位段与第一限位段连接的拐角处也成弧形；所述第一限位段长度与所述驱动段814的长度适配，所述第二限位段的长度短于收纳段813，第二限位段的端部没有遮挡住所述安装槽810的槽口811且靠近所述槽口811布置；钢带限位块可为钢带提供空间限制，规定钢带运动空间，避免由于钢带的柔性，产生非需要的运动。

其中，如图27所示，所述钢带802为中部形成有凹陷的弧形结构，所述凹陷沿所述钢带802的长度方向延伸至两端；所述轨道801上具有与所述弧形结构适配的弧形轨道面。钢带结构使其自身具有刚度，配合摩擦轮的结构，促使钢带在限定空间内往复运动。

如图25-图28所示，所述驱动机构三804包括涡轮蜗杆驱动机构818，所述驱动摩擦轮803同轴连接有驱动齿轮819，所述涡轮蜗杆驱动机构818与所述驱动齿轮819传动连接。驱动电机输出端设有电机法兰，为驱动电机安装提供支撑，所述驱动电机通过轴承与涡杆连接，轴承为蜗杆提供支撑，释放蜗杆旋转自由度，使其完成旋转运动，传动动力和运动；所述驱动齿轮819可选用直齿轮，为动力和运动传动装置，将涡轮运动和动力传输到与钢带摩擦轮，驱动钢带进行直线运动；涡轮蜗杆驱动机构为动力和运动传动装置，将驱动电机动力传输到钢带摩擦轮，驱动钢带进行直线运动。

具体的，如图29-图31所示，所述承载板706上设有滑块一718，所述滑块一718滑动连接在支架701的导轨一702上。承载板706水平布置，其靠近导轨一702的一端设有所述滑块一718，所述限位块二713位于所述承载板706的下方。滑块一718为承载运动机构的滑动部件，减小运动部件间的摩擦力，减轻负载。

如图29-图32所示，本实施例的所述钢丝绳收紧装置703的一个优选方案为，包括：

涡卷弹簧安装座707，安装在所述支架701的另一侧，所述涡卷弹簧安装座707内形成有安装腔，其上开设有用于钢丝绳705穿入所述安装腔的通孔；

被动钢丝绳缠绕轮708，转动安装在所述安装腔内；

涡卷弹簧709，所述涡卷弹簧709套设在所述被动钢丝绳缠绕轮708内；所述钢丝绳705另一端连接在所述被动钢丝绳缠绕轮708外周侧。

其中，钢丝绳收紧装置703能够随着主动钢丝绳缠绕轮715的运动，缠绕或释放钢丝绳705，确保钢丝绳705长度正常且一直处于预紧状态，避免钢丝绳705传动失效；涡卷弹簧709为钢丝绳705提供预紧力，一方面为拉紧钢丝绳705提供传动支撑，另一方面为其提供加载，避免在舱外±100℃高低温作用时，各个材料均因为热膨胀系数不同导致结构不同大小的变形，进而可能导致钢丝绳705与缠绕轮、惰轮之间压力消失等失效模式；使钢丝绳驱动机构700能够适应舱外高低温度变化，具有较强环境适应性及可靠性；同时使钢丝绳缠绕轮可以收缩或释放钢丝绳长度。

具体的，如图29-图31所示，所述涡卷弹簧安装座707内设有轮轴710，所述轮轴710垂直于所述导轨一702布置，所述被动钢丝绳缠绕轮708为中空结构且套设在所述轮轴710外，所述涡卷弹簧709中心端固定在所述轮轴710上，其外侧端固定在所述被动钢丝绳缠绕轮708的内侧壁上。随着被动钢丝绳缠绕轮的转动，可将涡卷弹簧预紧或释放，可时刻保持钢丝绳的张紧状态。

如图29-图32所示，本实施例的所述支架701上开设有钢丝绳穿过孔711，所述钢丝绳705另一端绕过所述钢丝绳惰轮704后穿过所述钢丝绳穿过孔711连接在所述钢丝绳收紧装置703上。钢丝绳绕过钢丝绳惰轮后穿过钢丝绳穿过孔并连接在钢丝绳收紧装置上，能够使支架一侧的钢丝绳呈竖直状态，位于支架另一侧的钢丝绳呈倾斜状态，能够有效增大钢丝绳的竖直运动行程，保证运行的稳定状态和行程需求；钢丝绳惰轮能够为钢丝绳提供支撑，同时便于钢丝绳换向。

如图29-图31所示，本实施例的钢丝绳驱动机构700还包括线缆拖链712，所述线缆拖链712安装在所述支架701的一侧，所述线缆拖链712的一端作为移动端并与承载板706连接且跟随承载板往复移动，另一端作为固定端并固定连接在支架701上，其中部拱起呈倒U型结构。线缆拖链中形成有用于走线的通道，该通道沿其长度方向布置，能够将线缆隐藏在其内部，当线缆拖链随着承载板上下移动时，其通道内的线缆也能够随之移动，可对线缆进行有效管理，一方面可以保护线缆，另一方面能够避免线缆不规则运动引起其它故障。

如图29和图30所示，所述钢丝绳惰轮704与所述支架701间隔布置，并通过轴承安装在所述支架701的顶部。为钢丝绳惰轮提供支撑，完成其旋转运动。

如图29所示，所述主动钢丝绳缠绕轮715通过轴承安装在所述支架701底部。

如图29-图31所示，所述支架701一侧底部还设有限位块二713，所述限位块二713位于所述导轨一702的下端。

本实施例的一个优选方案为，如图29所示，所述导轨一702为平行布置的两条。具体的，两个所述限位块二713一一对应的位于两条所述导轨一702的下端。

本实施例的驱动机构驱动光学巡检模块沿X轴和Y轴移动的工作原理为，利用驱动机构为涡轮蜗杆驱动机构提供动力，驱动驱动齿轮带动其上同轴设置的驱动摩擦轮转动，驱动摩擦轮和传动摩擦轮之间的钢带在驱动摩擦轮的驱动下沿驱动段直线运动，同时传动摩擦轮也随之转动；传动摩擦轮转动安装在摩擦轮安装座上，并且摩擦轮安装座通过压缩弹簧提供加载，使传动摩擦轮将钢带紧凑的压紧在驱动摩擦轮上；由于轨道与钢带结构适配，钢带采用弧形钢带，轨道与之接触的面也为弧面，使钢带利用自身的刚度能够从收纳段移动到驱动段。钢带上连接有滑块二，滑块二穿过所述槽孔并滑动连接在驱动段外侧的导轨二上，滑块二与支架连接，钢带沿驱动段在槽孔内侧移动，同时带动槽孔外侧的支架沿导轨二往复运动，支架上的驱动机构一驱动主动钢丝绳缠绕轮转动，带动其上的钢丝绳缠绕在主动钢丝绳缠绕轮上，位于支架背部的涡卷弹簧收紧，带动其外侧的被动钢丝绳缠绕轮释放其上的缠绕的钢丝绳，钢丝绳在钢丝绳惰轮的换向作用下竖直向下移动，此时带动承载板上的光学巡检模块通过滑块一沿导轨一向下移动。当需要将光学巡检模块向上移动时，通过驱动机构一驱动主动钢丝绳缠绕轮转动，释放其上缠绕的钢丝绳，支架背部的涡卷弹簧释放其弹力，带动被动钢丝绳缠绕轮逆向转动并将钢丝绳缠绕在其上，钢丝绳在钢丝绳惰轮的换向作用下竖直向上移动，此时带动承载板上的光学巡检模块通过滑块一沿导轨一向上移动。

本实施例的钢带驱动机构使用弧形钢带传动，占用空间小，重量轻，节省资源，驱动机构采用涡轮蜗杆驱动机构、直齿轮传动，布局紧凑，可以固定于安装板的小空间内，实现传动；采用压缩弹簧为加载弹簧，给摩擦轮以及钢带提供加载，提供需要的预压力，同时，避免温差变化引起摩擦传动失效。本实施例的钢丝绳驱动机构使用钢丝绳实现动力传动，带动其上的光学巡检模块上下运动，占用空间小，重量请，节省资源。并通过加载涡卷弹簧为钢丝绳给钢丝绳提供加载，提供需要的预压力，避免温差变化引起钢丝绳传动失效；加载涡卷弹簧驱动被动钢丝绳缠绕轮跟随主动钢丝绳缠绕轮运动，收缩或释放钢丝绳长度，保证钢丝绳时刻处于张紧状态。材料暴露装置需要随火箭上行到空间环境，较小的体积、较轻的重量不仅可以减轻火箭的上行压力，同时可以大大减少体积资源、重量资源；这就意味着可以大大节省发射成本。因此，体积小、重量轻、环境适应性强的钢带驱动机构具有较大优势。

本实施例的材料舱外暴露装置，在特定有限空间内高度集成，实现材料暴露面积最大化，实现对材料样品表面形貌在轨观测。试验箱在轨快速拆装设计，不仅便于支持不同运行阶段材料暴露实验进行，同时便于航天员在轨操作；试验箱在轨快速拆装设计，为材料暴露实验后，实验箱下行地面进行检测提供基础；摩擦箱在轨快速拆装设计，不仅便于支持不同运行阶段不同摩擦学实验的进行，同时便于航天员在轨操作；摩擦箱在轨快速拆装设计，不仅为摩擦实验后，摩擦学实验箱下行地面进行检测提供基础，同时便于航天员在轨操作；材料暴露旋转升降装置可使各个材料暴露面移动到光学检测装置前，在轨检测各个材料样品表面形貌；定位装置实时检测材料暴露实验箱位置，为材料暴露旋转升降装置的旋转及升降位置提供反馈；电控箱为材料舱外暴露装置的电子系统支撑平台，为整机设备提供通信、配电和控制管理相关支持。巡检机构能够带动光学巡检模块对试验箱表面的暴露材料进行光学巡检，实时监测材料暴露状态等。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (37)

1.一种材料舱外暴露装置，其特征在于，包括：

底座；

试验箱，可拆卸安装在锁紧支撑机构上；

旋转升降装置，安装在所述底座的中部且与所述锁紧支撑机构连接，驱动所述锁紧支撑机构旋转以及升降；

定位装置，被所述旋转升降装置驱动旋转升降并能够弹性支撑在所述底座上，用于检测所述旋转升降机构旋转升降过程的位置状态；

巡检机构，安装在所述底座上，并能沿底座周向在预定范围内移动。

2.根据权利要求1所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述旋转升降装置包括：

驱动滑环，所述驱动滑环安装在升降驱动部的驱动端，并在升降驱动部的驱动下做旋转运动，所述驱动滑环侧壁上设有螺旋滑道；

升降滑环，所述升降滑环套设在所述驱动滑环内，所述升降滑环上设有滑环销轴，所述滑环销轴一端位于所述螺旋滑道内；

导向滑环，所述导向滑环套设在升降滑环内且底部固定，所述导向滑环上设有竖直布置的导向滑道，所述滑环销轴另一端位于所述导向滑道内；

旋转部，所述旋转部安装在所述升降滑环上并在旋转驱动部的驱动下相对于所述升降滑环做旋转运动。

3.根据权利要求2所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述旋转部包括旋转滑环，所述旋转滑环套设在所述导向滑环内，所述旋转滑环靠近底部的位置设有沿其周向布置的环形滑槽，所述滑环销轴另一端穿过所述导向滑道后置于所述环形滑槽内。

4.根据权利要求3所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，还包括定位滑环，所述定位滑环套设在所述旋转滑环内且底部固定，所述定位滑环中部为布置线缆的中空结构。

5.根据权利要求3所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述旋转滑环顶部安装有固定罩，所述旋转驱动部安装在所述固定罩上，所述升降滑环顶部外周侧设有驱动齿轮，所述旋转驱动部的驱动端设有与所述驱动齿轮啮合的传动齿轮，所述旋转驱动部通过驱动所述传动齿轮沿所述驱动齿轮转动，带动旋转滑环及其上的固定罩做旋转运动。

6.根据权利要求2至5任一项所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述螺旋滑道为两条且相位成180°布置在所述驱动滑环的侧壁上，所述导向滑道为两条且对称布置在所述导向滑环的侧壁上，所述滑环销轴为两个，每条所述螺旋滑道和与之对应的导向滑道内各设有一个所述滑环销轴。

7.根据权利要求1至5任一项所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述定位装置包括：

安装在旋转升降装置动作执行部上的安装座；

支杆，一端通过弹簧可轴向滑动的设于所述安装座内，另一端在所述弹簧的作用下被弹性支撑在支撑板上；所述支撑板上设有若干旋转定位部，若干所述旋转定位部分别位于旋转升降装置旋转中心的四周；

第一微动开关，安装于所述安装座上并位于所述支杆轴向滑动的起始端；

第二微动开关，安装于所述安装座上并位于所述支杆轴向滑动的末端；其中，所述安装座随试验箱旋转升降装置升降过程中，所述支杆在弹簧作用下沿安装座滑动并通过触发第一微动开关或第二微动开关实现升降定位；所述安装座随试验箱旋转升降装置旋转过程中，所述支杆在支撑板上移动并通过旋转定位部触发第二微动开关实现旋转定位。

8.根据权利要求7所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述支撑板上设有环形滑道，所述支杆另一端在所述弹簧的作用下被弹性支撑在所述环形滑道内，所述旋转定位部位于所述环形滑道内。

9.根据权利要求8所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述旋转定位部为开设在所述环形滑道底部的凹槽二，所述安装座随试验箱旋转升降装置旋转过程中，所述支杆另一端在所述环形滑道内移动，此时所述支杆一端位于所述第一微动开关和第二微动开关之间，当所述支杆另一端移动至所述凹槽二内时，所述支杆一端触发所述第二微动开关实现旋转定位。

10.根据权利要求9所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述凹槽二为V型槽，其两个槽壁分别沿所述旋转方向依次布置；所述凹槽二的槽底为平面或圆弧面，所述支杆另一端为圆弧面。

11.根据权利要求7所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，还包括盖板，所述安装座上设有一端敞口、另一端封闭的滑槽二，所述弹簧位于所述滑槽二的封闭端内侧，所述支杆一端与所述弹簧抵接，另一端从所述滑槽二的敞口端伸出；所述盖板安装在所述安装座上并将所述滑槽二的槽口部分遮挡住，所述盖板位于所述第一微动开关和第二微动开关之间。

12.根据权利要求7所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述安装座内设有导向杆，所述弹簧套设在所述导向杆上，所述支杆套设在所述导向杆上并沿所述导向杆滑动，所述支杆一端与所述弹簧抵接。

13.根据权利要求7所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述第一微动开关和第二微动开关分别为两个，且分别并排布置在所述支杆的两侧；两个第一微动开关分别布置在支杆轴向滑动起始端的两侧，两个第二微动开关分别布置在支杆轴向滑动末端的两侧。

14.根据权利要求1至5、8至13任一项所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述锁紧支撑机构包括：

包括锁紧支架和承力机构，所述锁紧支架为多个且分别竖直固定在所述承力机构外周侧；所述锁紧支架一侧边上设有滑槽一，所述滑槽一的槽壁上形成有限位缺口，所述锁紧支架上设有导向锁紧件，所述导向锁紧件贯穿所述滑槽一的两槽壁设置；所述试验箱的侧壁上分别设有与之间隔布置的挡板，所述挡板一端与所述试验箱侧壁之间形成安装口，所述挡板与所述试验箱的侧壁之间设有分隔筋，所述分隔筋将所述挡板与所述试验箱的侧壁之间分隔成上下布置的若干安装槽，所述挡板上设有导向口；

其中，所述滑槽一形成所述限位缺口的槽壁插入所述安装槽内，所述分隔筋插入所述限位缺口内，所述导向锁紧件插入所述导向口内并将所述挡板锁紧在所述滑槽一内。

15.根据权利要求14所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述承力机构为一体成型的镂空结构，其外周侧形成有若干装配口，所述锁紧支架竖直安装在所述装配口内，所述试验箱被限位在所述装配口内。

16.根据权利要求15所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述试验箱包括箱盖和箱体，所述箱盖一竖直边铰接在所述箱体敞口端的一竖直侧壁上；所述挡板位于所述箱体铰接有箱盖的竖直侧壁上或/和所述箱体的另一竖直侧壁上，所述安装口朝向背离所述箱盖的一侧布置；所述箱体两竖直侧壁的下半部分分别凹陷形成有台阶状的凹槽一，所述挡板固定在所述凹槽一内；所述箱体被限位在所述装配口内，所述箱盖位于所述装配口外。

17.根据权利要求16所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述挡板为两个且分别位于所述箱体两侧的两竖直侧壁上，两个所述挡板相互平行布置；所述锁紧支架为两个且分别与两个所述挡板对应锁紧。

18.根据权利要求16所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述承力机构中部形成有若干上下贯通的安装通孔，靠近所述安装通孔的锁紧支架上以及所述承力机构上分别固定有限位块一，所述限位块一均位于所述承力机构上表面上且位于所述安装通孔的四周。

19.根据权利要求14所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述导向口包括相互连通的横向段和竖向段，所述竖向段位于所述横向段的上方；其中，所述横向段沿导向锁紧件移动，使试验箱先横向移动，然后所述竖向段沿导向锁紧件移动，使所述试验箱再向下移动，将试验箱装配到锁紧支架上。

20.根据权利要求1至5、8至13、15至19任一项所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述巡检机构包括巡检直线运动机构二，所述巡检直线运动机构二安装在所述底座一侧边沿处并能驱动其上的功能负载沿底座边沿直线往复运动；所述巡检直线运动机构二包括：

驱动机构二；

锥形摩擦轮，所述锥形摩擦轮与所述驱动机构二的输出轴花键连接；

摩擦杆，所述摩擦杆与所述锥形摩擦轮摩擦配合；所述锥形摩擦轮的圆锥形外周侧抵接在所述摩擦杆上；

导轨，所述导轨与所述摩擦杆平行设置；

滑块组件，所述滑块组件的一端滑动安装在所述导轨上，另一端与所述驱动机构二的外壳固定连接；

负载弹簧，所述负载弹簧套设在所述驱动机构二的输出轴上，且夹设在所述锥形摩擦轮的大头端和所述滑块组件的另一端之间；所述负载弹簧处于压缩状态。

21.根据权利要求20所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述滑块组件包括滑块和滑块板，所述滑块固定安装在所述滑块板上，所述滑块与所述导轨滑动连接；所述滑块板与所述驱动机构二的外壳固定连接并活动套设在所述驱动结构的输出轴外；所述弹簧夹设在所述锥形摩擦轮的大头端和所述滑块板之间。

22.根据权利要求21所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，还包括推力轴承和弹簧支架，所述推力轴承套设在所述驱动机构二的输出轴上，且夹设在所述滑块板与所述负载弹簧之间；所述弹簧支架套设在所述驱动机构二的输出轴上，且夹设在所述推力轴承与所述负载弹簧之间。

23.根据权利要求20所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，还包括安装底座、磁栅尺和读数头，所述导轨和所述摩擦杆固定安装在所述安装底座上；所述磁栅尺固定安装在所述安装底座上，并与所述导轨平行设置；所述读数头固定安装在所述滑块组件上，所述读数头与所述磁栅尺滑动连接。

24.根据权利要求23所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，还包括两个微动开关和两个微动触动块，两个所述微动开关均固定安装在所述安装底座上，且分别位于所述摩擦杆的两端；两个所述微动触动块分别对应两个所述微动开关固定安装在所述滑块组件上。

25.根据权利要求23所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，还包括线缆架，所述线缆架一端与所述滑块组件转动连接，另一端与所述安装底座转动连接；所述线缆架包括第一缆架和第二缆架，所述第一缆架的一端和所述第二缆架的一端转动连接，所述第一缆架的另一端和所述第二缆架的另一端分别与所述滑块组件和所述安装底座转动连接。

26.根据权利要求20所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述巡检机构还包括巡检直线运动机构一，所述巡检直线运动机构一安装在所述巡检直线运动机构二上作为功能负载使用；所述巡检直线运动机构一与所述巡检直线运动机构二机构相同且垂直布置，所述巡检直线运动机构一用于驱动光学巡检模块垂直于底座往复运动。

27.根据权利要求1至5、8至13、15至19任一项所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述巡检机构包括：

用于钢带移动行走的轨道；

驱动摩擦轮，与驱动机构三传动连接并在驱动机构三的驱动下转动；

传动摩擦轮，与所述驱动摩擦轮间隔并排布置，且分别位于所述轨道的两侧，所述钢带夹设在所述驱动摩擦轮和所述传动摩擦轮之间；

支架，所述支架的一侧安装有垂直于所述钢带布置的导轨一，所述支架一侧的底部安装有驱动机构一，所述驱动机构一的驱动端连接有主动钢丝绳缠绕轮，所述支架一侧的顶部安装有钢丝绳惰轮，所述支架另一侧安装有钢丝绳收紧装置；

钢丝绳，一端连接在所述主动钢丝绳缠绕轮上，另一端绕设所述钢丝绳惰轮后连接在所述钢丝绳收紧装置上；

用于安装光学巡检模块的承载板，滑动安装于所述导轨一上，并连接在所述钢丝绳上；

其中，所述轨道上形成有沿其长度方向布置的槽孔，所述钢带从所述槽孔露出且连接所述支架，使所述支架在所述钢带的驱动下沿所述槽孔做直线运动。

28.根据权利要求27所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，还包括摩擦轮安装座，所述传动摩擦轮转动连接在所述摩擦轮安装座上；所述摩擦轮安装座一端铰接在所述轨道的一侧，另一端通过压缩弹簧弹性连接在所述轨道的同一侧，使所述传动摩擦轮将钢带弹性压接在驱动摩擦轮上。

29.根据权利要求28所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，还包括安装板，所述轨道设于所述安装板上；所述安装板在所述轨道的一侧形成有安装槽，所述轨道在所述安装槽的槽口处被中断，所述摩擦轮安装座设于所述安装槽内，所述驱动摩擦轮和所述传动摩擦轮分别位于所述槽口两侧。

30.根据权利要求27所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述轨道包括成角度设置的收纳段和驱动段，所述驱动摩擦轮和所述传动摩擦轮分别位于所述收纳段的两侧，所述槽孔开设在所述驱动段上。

31.根据权利要求30所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述驱动段上设有导轨二，所述导轨二沿所述槽孔延伸方向布置在所述驱动段的外侧，所述导轨二上滑动设有用于连接光学巡检装置的滑块二，所述滑块二穿过所述槽孔并与位于所述驱动段内侧的钢带连接。

32.根据权利要求27所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，还包括钢带限位块，所述钢带限位块间隔设置在所述轨道的一侧，且与所述轨道之间形成用于钢带移动的限位间隙。

33.根据权利要求27所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述钢带为中部形成有凹陷的弧形结构，所述凹陷沿所述钢带的长度方向延伸至两端；所述轨道上具有与所述弧形结构适配的弧形轨道面。

34.根据权利要求27所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述钢丝绳收紧装置包括：

涡卷弹簧安装座，安装在所述支架的另一侧，所述涡卷弹簧安装座内形成有安装腔，其上开设有用于钢丝绳穿入所述安装腔的通孔；

被动钢丝绳缠绕轮，转动安装在所述安装腔内；

涡卷弹簧，所述涡卷弹簧套设在所述被动钢丝绳缠绕轮内；所述钢丝绳另一端连接在所述被动钢丝绳缠绕轮外周侧。

35.根据权利要求34所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述涡卷弹簧安装座内设有轮轴，所述轮轴垂直于所述导轨一布置，所述被动钢丝绳缠绕轮为中空结构且套设在所述轮轴外，所述涡卷弹簧中心端固定在所述轮轴上，其外侧端固定在所述被动钢丝绳缠绕轮的内侧壁上。

36.根据权利要求27所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述支架上开设有钢丝绳穿过孔，所述钢丝绳另一端绕过所述钢丝绳惰轮后穿过所述钢丝绳穿过孔连接在所述钢丝绳收紧装置上。

37.根据权利要求27所述一种材料舱外暴露装置，其特征在于，所述钢丝绳惰轮与所述支架间隔布置，并通过轴承安装在所述支架的顶部；所述主动钢丝绳缠绕轮通过轴承安装在所述支架底部；所述支架一侧底部还设有限位块二，所述限位块二位于所述导轨一的下端。

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