基于真空负压吸附的太阳翼重力卸载技术

空间可展开机构在地面装配和模拟展开试验过程中受到重力作用而产生应力或变形,在太空环境下重力消失引起应力释放,造成空间机构的性能发生变化影响其在轨可靠运行。针对太阳翼等空间可展开机构地面装配和展开试验的重力卸载需求,提出基于真空负压吸附的重力卸载方法,通过对太阳翼的展开动力学分析,建立卸载重力的太阳翼动力学模型;分析摩擦因数对真空负压吸附系统运动性能的影响规律和重力补偿系统的跟随响应特性,实现重力卸载系统在水平面内的自由移动和快速跟随。试验结果表明,真空负压吸附重力卸载系统的接触界面摩擦因数小于0.08,在40N的太阳翼载荷下重力补偿系统的响应误差为±5%,综合重力卸载精度可以达到94.6%。因此,基于真空负压吸附的重力卸载方法具有很高的自由度和跟随响应速度,能够满足太阳翼等空间可展开机构精密装配和模拟展开试验的需求。     

悬挂伸缩式自动调平装置研究

航天器太阳翼、天线等大部件地面展开过程中需进行重力卸载,目前应用最为广泛的是二维平面滑轨式零重力展开架。针对二维平面滑轨式零重力展开架占用空间大、调平效率低、适用工况相对单一等缺点,提出了一种悬挂在厂房高空中、可伸缩的高精度自动调平装置,该装置可为二维平面滑轨提供安装平台,快速实现二维平面滑轨的高度定位和水平度精调。首先对系统组成进行了介绍;其次,对装置的升降原理、水平度精调原理和消除间隙原理进行了阐述,可确保平台可实现高度调整和水平度调整要求;再次,对整个装置的自由度进行了分析,并给出了调姿策略;最后,完成了装置的安装和测试。结果表明:调平装置可快速实现高度升降和水平度自动调平,升降精度优于0.3mm,调平精度优于0.028mm/m。     

基于信息物理系统的可重构装配型架智能装调技术

针对可重构装配型架因安装过程繁琐、装调难度大而被限制应用的问题,在分析其装调流程及技术需求的基础上,提出人与智能眼镜相结合的增强工人模型,构建了基于信息物理系统的智能装调技术框架,并设计了面向可重构装配型架的信息物理装调系统。针对所提出的信息物理系统技术框架,制定了面向可重构装配型架的自定义应用层通信协议,实现了装配现场设备的互联互通。建立了基于工作流的可重构装配型架装调过程可视化指导流程和方法,实现了装调过程中决策信息的快速获取和无纸化展示。提出采用惯性测量单元辅助的精确装调引导方法,解决了定位器精调时反复操作的难题。以某无人机垂尾可重构装配型架为例,验证了应用该装调技术能够改变工人的传统作业模式,显著提高装调效率。     

一种双模式控制智能助力提升装置设计

为满足航天器地面装配、集成、测试(AIT)过程中对于大质量设备搬运的需求,开发了一种智能助力提升装置。该装置具备手柄/悬浮2种工作模式。对其组成和布局进行了介绍,对升降系统的工作原理、关键技术和相应的控制系统设计进行了分析。通过试验证明该系统运行稳定,可以满足新一代大型航天器AIT的需求。     

基于装配精度预分析的红外线CCD实时装调技术研究

针对红外线线列电荷耦合元件(Charge-coupled device,CCD)机械交错拼接中过于依赖拼接装置精度和拼接效率低的问题,提出一种基于装配精度预分析的红外线CCD实时装调方法。该方法在实时获取已装配芯片测量信息的基础上,根据CCD空间位置要求构建CCD整体装配精度模型,采用蚁群算法进行装配精度优化,确定待装配芯片坐标信息,并获得调整工装的调整量指导现场装配,从而有效实现了拼接过程的实时监视和快速调正。采用该方法后一个线列CCD的装调时间可控制在3天内,与传统方法相比装配效率显著提高,同时搭接误差不大于6μm,直线度不大于8μm,平行度不大于10μm,满足了工程要求。     

卫星太阳翼对中度测量不确定度分析

现代航天器都带有可展开的大型太阳翼,其展开性能参数是衡量太阳翼技术状态的最主要参考依据,这些参数测量的准确性和有效性是决定太阳翼最终技术指标是否满足要求的基本条件。正确的分析卫星太阳翼关键特征参数测量不确定度及误差传递在卫星太阳翼地面展开试验中非常重要。在研究利用蒙特卡洛方法分析测量不确定度及误差传递要求的基础上,分析并确定了太阳翼对中度各输入量的抽样方案和数据传递模型,得到了最终结果的测量不确定度并分析了各环节误差传递的情况。MCM法不需要使用高阶偏导计算灵敏系数、协方差、有效自由度等,降低了分析和计算难度,验证了其在计算复杂任务测量不确定度方面的明显优势。     

气浮悬吊式太阳翼重力补偿装置的设计与验证

针对滚轮滑车悬吊式重力补偿装置运行阻力大、气浮支撑式补偿装置无法满足机构向气浮平台方向运动的问题,提出了基于龙门架式支撑结构与横、纵双向气浮导轨相结合的悬吊式重力补偿装置设计方案。采用多段拼接技术解决了超长纵向导轨生产与装调难题;采用在纵向导轨拼缝两侧增设节流孔的方法,提升了纵向滑车在拼缝处的运行平稳性;在纵向导轨上采用倒"V"形工作表面,解决了因外力未通过质心可能引起横向导轨运行偏转的问题;采用挤压成型中空铝型材与碳纤维增强梁相结合的方法实现了大跨距横向导轨的减重与抗弯刚度的提升。经分析与试验验证,在单个悬吊点处悬挂90kg负载,该装置最大运行阻力系数不超过0.037%,运行范围可达2 m×20 m,在速度不超过1 m/s,加速度不超过0.3 m/s~2的使用条件下,具有良好的动态跟随能力,可满足太阳翼、天线等大型空间可展开机构地面展开试验与性能测试的需求。     

基于响应面法的刚性太阳翼可靠性分析

为保证刚性太阳翼的服役安全性,探明其运动过程中可靠度的变化规律,提出了基于响应面法的可靠性分析流程。首先,对刚性太阳翼的结构组成和工作原理进行剖析,明确了可靠性分析的评价指标;其次,对刚性太阳翼的结构进行仿真分析,并建立了以根部铰链阻力距、板间铰链阻力距、钢丝绳刚度以及时间为输入,帆板展开角度差为输出的响应面模型;最后,推导了刚性太阳翼帆板角度差阈值区间范围,并基于极限状态方程进行了可靠性分析。结果表明：所提方法能够有效地量化刚性太阳翼帆板角度差随时间的波动规律以及运动过程中可靠度随时间的变化规律,可为其进一步优化提供理论参考。     

基于数字孪生的航天器装配质量监控与预测技术

鉴于航天器装配过程中不确定因素多,无法准确有效地预测和评估航天器的实际性能,装配过程中因进行大量复杂的性能试验来验证产品性能指标的符合性而极大影响了装配效率,提出一种基于数字孪生的航天器装配质量在线监控与预测方法。分析了航天器装配执行层面总体流程的特点,在此基础上给出面向航天器装配质量的数字孪生建模方法,以及面向数字孪生构建的产品监控与数据管理方法,最后提出一种基于灰度关联的装配过程质量综合预测方法,可用于航天器装配质量预测。以空间站某泵组件产品为实例,验证了所提方法的正确性。     

柔性太阳翼展开机构力学性能测试系统设计

为了确保太阳翼展开机构在空间环境下运行可靠,需在地面对其进行力学性能测试。柔性太阳翼展开机构空间性能测试系统的目的是模拟展开机构在空间高低温和微重力环境下的展开过程并实现其力学性能测试。提出的系统采用多个弹性跟随移动小车的托举式重力平衡装置平衡展开机构重力,与传统的吊挂式重力平衡方案相比,系统克服了吊挂方式无法依次可靠自动脱钩挂钩的缺点,提高了全自动展开过程中重力平衡的可靠性和稳定性。文中设计了基于钢丝绳的大距离高精度伺服力加载装置,解决了高低温环境下传动机构变形大而无法精确传动及加载的问题。试验表明,测试系统重力平衡装置能可靠实现展开机构自动逐节支撑及脱离,力加载装置能实现不小于30m范围内高精度力加载,力加载误差小于±5%,满足了柔性太阳翼展开机构空间高低温失重环境下的测试要求。     

大口径反射光学系统装调装置设计研究

提出了一种应用于大口径、长焦距反射光学系统的光学件装调装置的设计方案,并进行了研制和应用.该设计方案采用具6自由度的装调装置.通过对该装置的精度、稳定性、灵敏度的测试和实验应用,能够满足光学系统装调的需要,可以看出该装置是该光学系统装调不可缺少的设备,结果表明对光学系统的像质影响很小.因此,通过精密的调整机构来完成6个自由度调整显得尤为重要.本文从满足装调精度要求的角度出发,对该装置的组成、工作原理、系统布置进行详细介绍.     

航天机电产品装配及调试技术要点分析

机电产品是航天领域生产弹、箭、星、船等产品研发和生产过程中的重要组成部件。机电产品运行的可靠安全性,对航天生产效益影响较大。所以,当前要优化机电产品装配及调试技术应用,结合机电产品的应用分析装配与调试操作重点,保障机电产品能安全稳定运行。相关管理部门要强化技术管理,保障机电产品装调可靠性,保障航天事业的长远发展。     

空间机械臂微重力装配系统研究

针对现有的几种地面微重力装配技术存在装调效率低、多自由度重力卸载实施困难、卸载效率无法评定、辅助工装附加阻力大和适应性差等不足,设计了一种适用于空间机械臂的微重力柔性装配系统,描述了系统的方案和工作原理,并进行了试验验证。研究表明,该系统能够实现空间展开机构的多自由度装调、重力卸载效率在线监测和复杂轨迹地面模拟试验。     

基于模糊综合评判与虚拟装配的航天器装配工艺评价

对于大型复杂航天器而言,合理的装配工艺方案对确保装配操作的可靠性、降低装配成本,以及提高装配效率起到关键作用。为了确定最佳的工艺方案指导航天器装配作业,提出基于模糊综合评判与虚拟装配的航天器装配工艺评价方法。结合航天器装配的特点,确立了评价指标体系;基于装配工艺虚拟仿真,对方案各项指标进行评价;在此基础上建立航天器装配工艺评价模型。以某型号大型航天器的载荷安装工艺评价为例应用该方法,结果表明:该方法实用效果良好,满足航天器装配工艺优选的需求。     

轻型卧式木工带锯机的设计

根据便于装车运输和野外快速展开、撤收作业的特殊要求,设计研制了一种轻型卧式木工带锯机。介绍了带锯机的总体结构组成及工作原理,并重点对组合导轨、锯切装置、龙门总成、锯条冷却装置、电气控制装置进行了介绍。经试验试用表明,带锯机的结构合理、操作便捷、可靠耐用,可大幅提高野外木材加工作业的效率和质量,减少作业人员的需求量,降低劳动强度,满足野外工程施工保障作业和抢险救灾作业的实际需求。     

大型航天器AIT智能平台的设计

航天器的装配、总装集成与测试试验合称为AIT过程。设计了大型航天器AIT智能平台,对其组成与布局进行了介绍,对其升降系统与全向移动系统的工作原理、关键技术和相应的控制系统进行了分析。这一智能平台运行稳定,通用性较好,能够满足新一代大型航天器的AIT需求。     

基于Petri网的虚拟装配环境建模及其应用

通过分析虚拟装配环境的结构及性能，针对场景图数据结构在虚拟装配应用中的不足，定义了一种基于知识的层次对象时间Petri网，并用于建立虚拟装配环境的应用层模型。该模型以虚拟手的位姿作为输入，运行后输出具体的操作事件更新场景图，完成装配活动，以满足虚拟装配环境的实时和并发等动态性能要求，实现了虚拟装配大量离散事件的处理及装配意图的响应。给出了基于知识的层次对象时间Petri网的产品装配模型表达，不仅表达了产品结构及装配关系，同时记录零部件在装配过程中的方位及约束状态等动态信息，从而在虚拟装配环境中实现了装配与拆卸并存的实际装配活动。此外，还给出了由产品装配层次图生成的基于知识的层次对象时间Petri网装配模型的算法，说明了基于应用层模型的装配、拆卸操作以及装配过程仿真，开发了原型系统。     

航天器桁架结构快速设计方法研究

随着航天事业的发展,桁架作为航天器主承力结构应用越来越广泛,并呈现大型化复杂化的发展趋势。传统模式下航天器桁架结构设计效率低下,无法适应“快速响应约束,迭代更新高效”等应用要求,制约桁架结构的发展。针对这一现象,文中基于自顶向下(Top-Down)设计模式和参照柔性相关思想,提出了航天器桁架结构快速设计方法,并进行了验证。结果表明,航天器桁架结构快速设计方法逻辑关系明确,简便实用,能够实现结构元件自动创建和装配,快速响应外部约束并自适应更新,能确保设计状态的迭代有效可控,显著提升桁架结构设计效率,可推广应用于航天器桁架结构设计。     

大型航天器总装与转运一体化平台的设计

大型航天器总装区域内短途转运对场地要求较高,由于舱外设备周向布局,操作者需要借助升降车绕垂直停放的舱体周向移动进行操作,增加了操作风险。针对以上情况,设计了一种适用于自身近似轴对称的大型航天器垂直旋转及转运设备。该设备通过合理的功能模块配置,能够实现大型航天器绕自身轴线垂直旋转,以及利用气浮系统或轮系进行短途转运。实际应用结果表明,该设备各项功能运行稳定,通用性较好,能够满足新一代大型航天器装配、测试及试验需求。     

面向可装配性评价的零件插装方向自动提取方法

零件插装方向是影响产品可装配性的主要特征之一,其自动化提取对于提高可装配性评价的效率具有重要意义。本文提出了一种面向机器人装配的可装配性评价的零件插装方向自动化提取方法,根据给定的产品装配序列及计算机辅助设计信息,运用几何推理技术判断产品零件间的装配关系,建立产品装配关系模型,并基于自由度分析导出零件插装方向。