專利名稱:火箭兩棲自動對接與脫離機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種運(yùn)載火箭中的機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域：
的裝置，具體的說，是一種火箭
兩棲自動對接與脫離機(jī)器人系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
美國作為世界航天強(qiáng)國，經(jīng)多年發(fā)展，形成了以火箭箭體為安裝基架的"箭棲"對接技術(shù)，即自動對接裝置安裝在火箭箭體上，對接及加注的過程中加注口與加泄連接器均處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，這樣便避免了對接和加注過程中由于箭體晃動所產(chǎn)生的對中及隨動難度。其特點(diǎn)是分離機(jī)構(gòu)與連接機(jī)構(gòu)各自分開，在自動脫離的實(shí)現(xiàn)方面，對接裝置與火箭箭體之間的鎖緊解除后，利用火箭起飛所產(chǎn)生的上升運(yùn)動進(jìn)行強(qiáng)力脫離，當(dāng)火箭起飛1. 9厘米才自動脫開。"箭棲"對接的特點(diǎn)是自動對接裝置體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，對接的可靠性高。但使用前需要由人工先將對接裝置安裝在箭體上，這就造成一旦對接裝置與箭體脫離后則無法實(shí)現(xiàn)自動再對接；同時，由于必須要在火箭箭體上預(yù)留對接裝置的安裝接口，增加了箭體自重和發(fā)射負(fù)荷。此外，利用箭體發(fā)射所產(chǎn)生的升力進(jìn)行對接裝置與箭體的強(qiáng)力分離，雖然能夠完成自動脫離動作，但脫離動作缺乏流暢，易對箭體活門和貯箱造成傷害，美國曾發(fā)生過由于對接裝置不能從火箭上脫落導(dǎo)致管路被火箭拉斷使火箭推進(jìn)劑貯箱嚴(yán)重?fù)p壞致使發(fā)射失敗的惡性事故。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利號為NO. 85105354，公開號為CN85105354的專利中公開了 一種煙花火箭推進(jìn)器自動裝藥機(jī)。它屬于火箭型煙花推進(jìn)器生產(chǎn)的自動化裝藥液力機(jī)械設(shè)備。由主機(jī)、液壓系吸塵系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和控制臺等五大部分組成。主機(jī)與其他部分遠(yuǎn)離并用墻壁隔開，液壓或氣壓管道連接，以實(shí)現(xiàn)液壓控制和驅(qū)動各運(yùn)動機(jī)構(gòu)工作。冷卻系統(tǒng)的壓縮空氣道送到打孔座，打孔座開有與其軸線成一定角度的小氣孔以冷卻打孔針頭。該機(jī)構(gòu)的不足之處在于對接的兩個部件始終處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，分離機(jī)構(gòu)與連接機(jī)構(gòu)各自分開，它只能實(shí)現(xiàn)一個固定部件與一個隨動部件的對接。無法解決部件受外界的微小晃動時的對接，缺乏靈活性，脫離動作缺乏流暢，精度不高，裝置體積笨拙，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對接的可靠性不高。
我國目前運(yùn)載火箭推進(jìn)劑加注過程中加泄連接器與箭體活門的對接與脫離工作仍采用傳統(tǒng)的人工方式。由于箭體發(fā)射所需要的燃料包含可多有毒氣體，一旦出現(xiàn)泄露就會對人體造成傷害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種火箭兩棲自動對接與脫離機(jī)器人系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭推進(jìn)劑加注過程中加泄連接器與箭體活門的對接與脫離自動化，從而改變了我國目前運(yùn)載火箭加泄連接器與箭體活門的對接與脫離采用傳統(tǒng)的人工方式的現(xiàn)狀。本發(fā)明裝置體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，對接的可靠性高，除了具有"箭棲"對接技術(shù)結(jié)構(gòu)降低箭體晃動所產(chǎn)生的對中及隨動難度外，還解決了"箭棲"對接技術(shù)結(jié)構(gòu)中不可重復(fù)對接的缺點(diǎn)等問題。[0007] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括攝像頭、測距板、傳感器、管道、控制箱、空間位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、上模板、下模板、上模板移動部件、加泄連接器夾持板、拉 桿、對接板、加泄連接器、固定銷、前端攝像頭，其中攝像頭安裝在測距板上，空間位姿調(diào)節(jié) 機(jī)構(gòu)用螺栓固定在控制箱上，前端攝像頭固定于控制箱上，下模板固定在空間位姿調(diào)節(jié)機(jī) 構(gòu)的末端件上，下模板右端部分有一錐型導(dǎo)軌，上模板與下模板之間裝有內(nèi)置紅外測距傳 感器，上模板下部安裝有加泄連接器夾持板，加泄連接器夾持板與加泄連接器固定在一起， 管道通過螺紋與加泄連接器連接，拉桿固定于加泄連接器上，上模板上部安裝有上模板移 動部件，上模板移動部件與對接板固定連接，上模板移動部件內(nèi)部采用滾珠絲杠傳動。 所述上模板移動部件包括滾珠絲杠、螺母、滑塊，滾珠絲杠與螺母相配合，滑塊固 定在螺母之上，滾珠絲杠帶動與之相配合的螺母一起運(yùn)動，滑塊與螺母一起實(shí)現(xiàn)水平移動， 上模板移動部件的滑塊與對接板固定在一起，自動分離時，對接板上的固定銷在攝像頭的 監(jiān)測下插入箭體上的插孔中，此時空間位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)向下運(yùn)動，上模板和下模板在下 模板的錐型導(dǎo)軌的引導(dǎo)下自動分離。
所述對接板固定在箭體上不動時，上模板與固定于其上部的上模板移動部件通過 滾珠絲杠一起向前運(yùn)動，帶動固定于上模板下部的加泄連接器加持板和加泄連接器向前一 起運(yùn)動，加泄連接器在前端攝像頭的監(jiān)測下與箭體活門準(zhǔn)確對接，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)載火箭推進(jìn)劑 加注過程中加泄連接器與箭體活門的自動對接。
當(dāng)加泄連接器與箭體活門完成燃料的輸送后，此時對接板仍然固定在箭體上不 動，下模板與固定于它上部的上模板移動部件通過里面的滾珠絲杠向后運(yùn)動，則加泄連接 器與箭體活門首先分離了。繼續(xù)向后運(yùn)動到下模板的上方，此時空間位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)向 上運(yùn)動，從而使得上下模板在錐型導(dǎo)軌的引導(dǎo)下自動對接。實(shí)現(xiàn)了上下模板的"合模"動作。 有彈性的固定銷在攝像頭的監(jiān)測下脫開箭體上的插孔，接著上模板移動部件與固定于之上 的對接板在上模板移動部件內(nèi)部的滾珠絲杠的傳動下向后運(yùn)動，從而使得整個機(jī)構(gòu)回到初 始狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)了加泄連接器與箭體活門的自動脫離動作。
本發(fā)明中的上模板移動部件內(nèi)部采用滾珠絲杠帶動螺母實(shí)現(xiàn)水平移動。在加泄 連接器與箭體活門的自動對接與脫離過程中，運(yùn)用了運(yùn)動的相對性原理，實(shí)現(xiàn)上模板移動 部件上下部固定的部件的不同步工作，從而簡化了機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，體積小 巧，結(jié)構(gòu)上減輕了整體的重量。在上下模板對接和分離的過程中，本發(fā)明采用了錐形導(dǎo)向桿 的導(dǎo)向作用，提高了系統(tǒng)對接的可靠性。本發(fā)明，除了具有"箭棲"對接技術(shù)結(jié)構(gòu)降低箭體 晃動所產(chǎn)生的對中及隨動難度外，還解決了"箭棲"對接技術(shù)結(jié)構(gòu)中不可重復(fù)對接的缺點(diǎn)等 問題


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖(主視圖)；
圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖(俯視圖)；
圖中攝像頭1、測距板2、傳感器3、管道4、控制箱5、空間位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6、上模板 7、下模板8、上模板移動部件9、加泄連接器加持板10、拉桿11、對接板12、加泄連接器13、 固定銷14、插孔15、箭體16、前端攝像頭17。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前 提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下 述的實(shí)施例。
如圖1圖2所示，本實(shí)施例包括攝像頭1、測距板2、傳感器3、管道4、控制箱5、空 間位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6、上模板7、下模板8、上模板移動部件9、加泄連接器夾持板10、拉桿11、 對接板12、加泄連接器13、固定銷14、前端攝像頭17。
所述上模板移動部件9內(nèi)部采用滾珠絲杠傳動，包括滾珠絲杠、螺母、滑塊，滾珠 絲杠與螺母相配合，滑塊固定在螺母之上。滾珠絲杠帶動螺母、滑塊實(shí)現(xiàn)水平移動。
控制箱5底部安裝有吸盤，吸盤可以吸附在地面上。攝像頭1安裝在測距板2上。 空間位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6用螺栓固定在控制箱5上。下模板8固定在空間位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6的末 端件上，隨著空間位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6的運(yùn)動而實(shí)現(xiàn)空間的位置和姿態(tài)。
下模板8右端部分有一錐型導(dǎo)軌，它在當(dāng)上下模板實(shí)現(xiàn)自動對接和脫離時起到導(dǎo)
向作用。避免了上下模板實(shí)現(xiàn)自動對接和脫離時發(fā)生過大偏差的缺點(diǎn)。
上模板7與下模板8之間裝有內(nèi)置紅外測距傳感器，實(shí)現(xiàn)上下模板對接的位置和
距離的調(diào)整。
上模板7下部安裝有加泄連接器夾持板IO，加泄連接器夾持板10與加泄連接器 13固定在一起。
上模板7上部安裝有上模板移動部件9，上模板移動部件9的滑塊與對接板12固 定在一起，上模板移動部件9內(nèi)部的滾珠絲杠帶動固定于滑塊上的對接板12，從而使得對 接板12上的固定銷14越來越靠近箭體上的插孔15。最終有彈性的固定銷14在攝像頭1 的監(jiān)測下插入箭體16上的插孔15中，此時空間位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6調(diào)節(jié)向下運(yùn)動，從而使得上 模板7和下模板8在錐型導(dǎo)軌的引導(dǎo)下自動分離。實(shí)現(xiàn)了整個對接板及其加泄連接器相關(guān) 部件完全的棲息在箭體16上。
管道4通過螺紋與加泄連接器13連接，用來加入燃料。拉桿11固定于加泄連接 器13上，對接板12固定在箭體上不動，根據(jù)運(yùn)動的相對性，上模板7與固定于他上部的上 模板移動部件9通過里面的滾珠絲杠一起向前運(yùn)動。通過這樣上模板7就帶動了固定于它 下部的加泄連接器加持板10和加泄連接器13向前一起運(yùn)動。加泄連接器13逐漸逼近箭 體活門(在箭體16內(nèi)部與加泄連接器13平齊)，在固定于控制箱5上的前端攝像頭17的 監(jiān)測下，加泄連接器13與箭體活門準(zhǔn)確對接，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)載火箭推進(jìn)劑加注過程中加泄連接 器13與箭體活門的自動對接。加泄連接器13與箭體活門的自動脫離的實(shí)現(xiàn)與上述的運(yùn)動 過程完全相反。
當(dāng)加泄連接器13與箭體活門完成燃料的輸送后，此時對接板12仍然固定在箭體 16上不動，下模板8與固定于它上部的上模板移動部件9通過里面的滾珠絲杠向后運(yùn)動，則 加泄連接器13與箭體活門首先分離了。繼續(xù)向后運(yùn)動到下模板8的上方，此時空間位姿調(diào) 節(jié)機(jī)構(gòu)6調(diào)節(jié)向上運(yùn)動，從而使得上模板7下模板8在錐型導(dǎo)軌的引導(dǎo)下自動對接。實(shí)現(xiàn) 了上模板7下模板8的"合模"動作。有彈性的固定銷14在攝像頭1的監(jiān)測下脫開箭體16 上的插孔15，攝像頭1安裝在測距板2上，上模板移動部件9內(nèi)部的滾珠絲杠帶動固定于滑 塊上的對接板12向后運(yùn)動，從而使得整個機(jī)構(gòu)回到初始狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)了加泄連接器13與箭體活門的自動脫離動作。
本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了運(yùn)載火箭推進(jìn)劑加注過程中加泄連接器與箭體活門對接與脫離 的自動化，自動對接裝置獨(dú)立于箭體之外，對接前，工作部件棲息于自動對接裝置上，加泄 連接器與箭體活門對接后，工作部件棲息于箭體上。所以本發(fā)明既具有"箭棲"對接技術(shù)結(jié) 構(gòu)降低箭體晃動所產(chǎn)生的對中及隨動難度外，還解決了"箭棲"對接技術(shù)結(jié)構(gòu)中不可重復(fù)對 接的缺點(diǎn)等問題。
權(quán)利要求
一種火箭兩棲自動對接與脫離機(jī)器人系統(tǒng)，包括攝像頭、測距板、傳感器、管道、控制箱、空間位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、上模板、下模板、上模板移動部件、加泄連接器夾持板、拉桿、對接板、加泄連接器、固定銷、前端攝像頭，其特征在于攝像頭安裝在測距板上，空間位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用螺栓固定在控制箱上，前端攝像頭固定于控制箱上，下模板固定在空間位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的末端件上，下模板右端部分有一錐型導(dǎo)軌，上模板與下模板之間裝有內(nèi)置紅外測距傳感器，上模板下部安裝有加泄連接器夾持板，加泄連接器夾持板與加泄連接器固定在一起，管道通過螺紋與加泄連接器連接，拉桿固定于加泄連接器上，上模板上部安裝有上模板移動部件，上模板移動部件與對接板固定連接，上模板移動部件內(nèi)部采用滾珠絲杠傳動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的火箭兩棲自動對接與脫離機(jī)器人系統(tǒng)，其特征是，所述上模 板移動部件，包括滾珠絲杠、螺母、滑塊，滾珠絲杠與螺母相配合，滑塊 固定在螺母之上，滾 珠絲杠帶動與之相配合的螺母一起運(yùn)動，滑塊與螺母一起實(shí)現(xiàn)水平移動，上模板移動部件 的滑塊與對接板固定在一起，自動分離時，對接板上的固定銷在攝像頭的監(jiān)測下插入箭體 上的插孔中，此時空間位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)向下運(yùn)動，上模板和下模板在下模板的錐型導(dǎo)軌 的引導(dǎo)下自動分離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的火箭兩棲自動對接與脫離機(jī)器人系統(tǒng)，其特征是，所述對接 板，固定在箭體上不動時，上模板與固定于其上部的上模板移動部件通過滾珠絲杠一起向 前運(yùn)動，帶動固定于上模板下部的加泄連接器加持板和加泄連接器向前一起運(yùn)動，加泄連 接器在前端攝像頭的監(jiān)測下與箭體活門準(zhǔn)確對接，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)載火箭推進(jìn)劑加注過程中加泄 連接器與箭體活門的自動對接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的火箭兩棲自動對接與脫離機(jī)器人系統(tǒng)，其特征是，所述控制 箱底部安裝有吸盤，吸盤吸附在地面上。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域：
的火箭兩棲自動對接與脫離機(jī)器人系統(tǒng)，包括攝像頭、測距板、傳感器、管道、控制箱、空間位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、上模板、下模板、上模板移動部件、加泄連接器夾持板、拉桿、對接板、加泄連接器、固定銷、前端攝像頭，其中下模板右端部分有一錐型導(dǎo)軌，上模板移動部件內(nèi)部采用滾珠絲杠帶動螺母實(shí)現(xiàn)水平移動。在加泄連接器與箭體活門的自動對接與脫離過程中，運(yùn)用了運(yùn)動的相對性原理，實(shí)現(xiàn)上模板移動部件上下部固定的部件的不同步工作。在上下模板對接和分離的過程中，采用了錐形導(dǎo)向桿的導(dǎo)向作用，提高了系統(tǒng)對接的可靠性。本發(fā)明還解決了“箭棲”對接技術(shù)結(jié)構(gòu)中不可重復(fù)對接的缺點(diǎn)等問題。
文檔編號F41F3/052GKCN101398277 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 200810202313
公開日2010年6月9日 申請日期2008年11月6日
發(fā)明者嚴(yán)國元, 徐永成, 鄒利鵬, 陸晉榮, 頓向明 申請人:上海交通大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan