一套用于空间机械臂关节在轨拆装的维修装置的制作方法

本发明属于空间，提供了一套用于空间机械臂关节在轨拆装的维修装置，可实现基于自身支撑，空间机械臂关节故障时在轨快速拆卸和对接安装操作。

背景技术：

1、目前,国际空间站大型机械臂ssrms开展了关节和末端执行器的在轨维修工作，确保了ssrms的在轨可靠工作，有力支持了国际空间站的健康运营与建营，另外，美国借助航天飞机机械臂srms成功维修哈勃望远镜的案例给世界各国在轨维修大型机械臂提供了技术简介。

2、2021年前，中国空间站核心舱发射，截止现在，核心舱机械臂已经在轨工作近一年，2022年，中国将陆续发射实验舱i和实验舱ii，完成空间站的在轨组装建造，随实验舱i搭载上行的实验舱机械臂也将在轨运行，与核心舱机械臂一起承载更多的大型舱外操作任务。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一套用于空间机械臂关节在轨拆装的维修装置，利用该装置实现中国空间站核心舱机械臂故障关节在轨更换，解决了中国空间站机械臂关节的在轨维修更换难题。

2、本发明解决技术的方案是：一套用于空间机械臂关节在轨拆装的维修装置，其特征在于：包括第一关节维修装置和第二关节维修装置；第一关节维修装置和第二关节维修装置结构相同，均包括拆装部件、固定部件、第一安装接口、第二安装接口、第三安装接口；固定部件包括固定端和随动端；

3、第一安装接口位于拆装部件上，拆装部件还与固定部件随动端连接，固定部件随动端与固定端连接，能够相对于固定端伸缩运动；固定部件随动端还与第二安装接口固定连接，固定部件固定端还与第三安装接口固定连接；

4、第一关节维修组件、第二关节维修组件安装在故障关节两侧；第一关节维修装置的第一安装接口，用于与故障关节的连接组件连接，第二安装接口用于与故障关节的第一邻接产品的连接组件连接；第三安装接口用于与故障关节的第二邻接产品的连接组件连接；

5、第二关节维修装置的第一安装接口用于与故障关节的连接组件连接，第二安装接口用于与故障关节的第二邻接产品的连接组件连接；第三安装接口用于与故障关节的第一邻接产品的连接组件连接；

6、当第一关节维修组件的拆装部件通过第一安装接口将故障关节与第一邻接产品分离运动时，第二关节维修组件的固定部件随动端随动，当第二关节维修组件的拆装部件通过第一安装接口将故障关节与第二邻接产品分离运动时，第一关节维修组件的固定部件随动机构随动；两者配合使用完成关节的在轨更换任务。

7、优选地，固定部件随动端与第二安装接口、固定部件固定端与第三安装接口通过四个松不脱螺钉进行连接。

8、优选地，拆装部件包括拆装本体、上安装板、左侧安装板、右侧安装板、上轴承压板、前轴承压板、后轴承压板、电动工具接口、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一锥齿轮压板、键、丝杠螺母；

9、其中，上安装板、左侧安装板、右侧安装板均安装在拆装本体上，电动工具接口由轴承支撑，并通过上轴承压板压紧在上安装板上，第一锥齿轮安装在电动工具接口上，并通过第一锥齿轮压板进行压紧，第二锥齿轮通过键与丝杠螺母连接在一起；丝杠螺母两侧通过轴承固定在拆装本体上，并分别由前轴承压板和后轴承压板进行压紧；

10、电动工具接口用于连接电动工具，驱动第一锥齿轮、第二锥齿轮和丝杠螺母运动，将电动工具的回转运动转换成拆装部件的直线运动，完成故障关节与其邻接产品的分离。

11、优选地，上述用于空间机械臂关节在轨拆装的维修装置，还包括第一通用扶手底座，第一通用扶手底座安装在拆装本体，第一通用扶手底座是航天员转移第一关节维修装置和第二关节维修装置时的抓握点。

12、优选地，上述用于空间机械臂关节在轨拆装的维修装置，还包括固定装置连接件，固定装置连接件安装在上安装板上，用于与固定部件随动端连接；

13、优选地，所述固定装置连接件上设有锥凸，固定部件随动端上设有锥槽；

14、拆装部件与固定部件随动端通过两个松不脱螺钉进行连接，并将固定装置连接件上的锥凸与固定部件随动端上的锥槽进行定位和连接，锥凸和对接锥槽完成快速定位。

15、优选地，拆装部件的上安装板、随动结构件上分别设有一对定位刻线，用于标识拆装部件与固定部件随动端连接到位；

16、随动结构件上还设有水平刻线，用于标识固定部件随动端的安装端面与固定部件随动端的上安装板面对齐。

17、优选地，所述定位刻线和水平刻线的刻线宽度为1mm，深度为0.3mm，并喷涂黑漆，与周围金属本色有明显区别。

18、优选地，右侧安装板上安装分离指示板，安装接口连接件上安装分离指针，当拆装部件处于闭合状态时，分离指示板指向分离指针的一侧，当拆装部件处于打开状态时，分离指示板指向分离指针的另一侧，航天员通过电动工具接口驱动拆装部件时，分离指针随着安装接口连接件一起运动，分离指示板采用10度的倾角安装，分离指示板上的刻线宽度为1mm，深度为0.3mm，并喷涂黑漆，与周围金属本色有明显区别，便于航天员准确识别。

19、优选地，固定部件随动端包括随动结构件、个初始紧定松不脱螺钉、随动轴、固定轴套、个轴套紧定螺钉、随动套和个导向键；

20、随动轴插入在随动结构件的内孔中，随动轴一端套在随动套内，另一端穿过固定轴套，随动轴能够相对固定轴套滑动，随动轴沿着母线方向设有个导向键，个导向键保持一定间隔；随动结构件按照同样的间隔沿着母线方向两个位置均设有上下相对的两个导向孔，每个导向孔内拧入初始紧定松不脱螺钉；固定轴套两个导向孔的间距与随动轴上两个导向键的间距相同；固定轴套通过个紧定螺钉固定在随动结构件的内孔中，导向键起到随动轴和随动套安装过程中的导向作用；

21、初始状态下，随动套位于随动结构件内孔第一位置，此时，随动轴上从里到外的第二个导向键正对随动结构件上从里向外的第一导向孔，第一位置上下各一个初始紧定松不脱螺钉，上方的松不脱螺钉顶住导向键，将随动套与随动结构件压紧在一起，随动套和随动轴不能运动，当松开两个初始紧定松不脱螺钉时，随动套与随动轴沿内孔做轴向直线运动，当移动到位时，随动套位于随动结构件内孔第二位置，此时，随动轴上从里到外的第一个导向键正对随动结构件上从里向外的第一导向孔，随动轴上从里到外的第二个导向键正对随动结构件上从里向外的第二导向孔，四个初始紧定松不脱螺钉将随动套拧紧在随动结构件上，由随动套和固定轴套共同提供对随动轴的支撑。

22、本发明与现有技术相比的有益效果是：

23、(1)、本发明所提供的维修装置为基于自身支撑的空间大型机械臂在轨维修任务而研制，未来可用于航天员在轨维修大型空间机械臂关节维修辅助工具的技术领域。

24、(2)、本发明第一关节维修组件和第二关节维修组件的组成完全相同，仅通过不同组件的安装位置和配合使用实现了故障关节的在轨维修，减少了零部件数量，可靠性高；

25、(3)、本发明最大程度地进行了零件复用，第一关节维修装置和第二关节维修装置的组成完全相同，复用了分离装置、固定部件、第一安装接口、第二安装接口和第三安装接口，零件和部组件数量少；

26、(4)、本发明到位锁紧状态下通过四个松不脱螺钉实现了输出轴的紧定，通过设计随动轴套和固定轴套提高了关节维修装置的刚度；

27、(5)、本发明采用无源驱动，借用了航天员的电动工具，大大简化了关节维修装置的设计，并提高了环境适应性；

28、(6)、本发明使用拆装部件与固定部件可以依次完成快速定位和到位判断，先通过垂向定位销和靠面快速定位，再通过两条对位刻线方式进行到位判断，定位简单，到位识别可靠；

29、(7)、本发明中需要在轨操作的螺钉均为松不脱螺钉，可以利用航天员电动工具进行拧紧，并设计了操作标识，利用产品上定位销与安装环适配定位后，采用松不脱螺钉进行拧紧，

30、(8)、本发明操作标识综合考虑了开/合的方向和舱外通用工具的拧紧/拧松方向，侧边固定的分离对接辅助刻线采用了10度倾角的刻线，与空间站的维修接口统一，确保航天员操作与认知的一致性和正确性、保证航天员操作过程中的可视性。

31、(9)、本发明设计简单、直观，定位、固定、分离和复装过程简单，采用了无源设计方案，利用航天员的电动工具作为动力源，环境适应能力强；

32、(10)、本发明按照航天员在轨使用要求进行设计的，满足航天员空间在轨操作的人机工效要求。