航天器总装过程中基于并联机器人的太阳翼数字化对接技术

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1、先进连接与装配技术ADVANCEDCONNECTIONANDASSEMBL_YTECHNOLOGY航天器总装过程中基于并联机器人的太阳翼数字化对接技术DigitalDockingTechnologyoftheSolarArrayBasedontheParallelMechanismintheProcessofSpacecraftAssembly北京卫星环境工程研究所孙刚刘广通郭涛高峰唐赖颖【摘要】太阳翼是提供航天器空间电源的主要形式，太阳翼可靠的对接展开锁定是保证其正常在轨工作与准确对日定向的关键。太阳翼对接是航天器总装实施的重要环节。首先简要分析传统太阳翼对接技术；其次，对并联

2、机器人的技术指标、工作模式、适用工况进行分析，指出并联机器人可以满足太阳翼对接精度和工况要求；最后，提出了基于激光跟踪仪的并联机器人太阳翼对接方法。关键词：航天器总装太阳翼数字化对接并联机构激光跟踪测量[ABSTRACT】Thesolararraytoprovidethemainformofspacepower,solararrayreliabledockingexpan—sioniscrucialtoensureitsnormalworkinorbittodateandaccurateorientation．solararrayisanimportantpartofthespa

3、cecraftassembly．Firstly,abriefanalysisoftra-ditionalsolararraydockingtechnology．Secondly,parallelmechanismandlasertrackertechnical砌cat0幅operatingmodeanalysis，statesthatthissystemCallmeetthesolararraydockingaccuracyrequiremems．Finally,putforwardthedigitaldockingtechnologyofthesolararraybasedon

4、theParallelmechanismandlasertracker．Keywords：SpacecraftassemblyDigitaldockingtechnologyofthesolararrayParallelmechanismLasert删2kerDoI：10．160800．issnl671—833x．2015．21．102太阳翼是由多个太阳电池板组成的阵列，在空间轨道上将太阳能转换为电能供航天器使用。目前，使用最广泛的太阳翼形式是刚性基板的折叠式太阳翼，主要包括根部铰链、连接架、太阳翼基板等。在航天器发射前，先把各块基板以折叠方式收拢在一起，从航天器发射到入轨，太阳

5、电池阵依次经历折叠状态、解锁、展开、锁定等阶段fl】。由于担负着为航天器提供能源的重要任务，太阳翼在发射后是否能顺利展开及正常工作直接影响航天器发射的成败，太阳翼的对接质量直接关系到发射102航空崩造技术·2015年第21期后能否顺利展开。数字化柔性总装是航天器总装集成未来的重要发展方向，随着并联调姿技术和姿态测量技术的发展，数字化自动对接成为航天、航空行业解决大型结构高精度对接、安装的重要手段【2】。并联机构在航空界已有应用先例，激光跟踪仪在各个领域都有广泛的应用，但是基于激光跟踪仪和并联机器人在太阳翼对接过程中的工程应用国内外鲜有报道D-rl。本文设计了一种基于六自由度并联机

6、器人、激光跟踪仪的太阳翼数字化对接方法，根据激光跟踪仪精度测量数据自动驱动并联机器人调姿，实现星体俯仰、偏航、滚动3个指标的单独精确调整，完成太阳翼的高精度、数字化、高效率对接。1传统航天器太阳翼对接方法航天器与太阳翼对接前，太阳翼需要单体展开悬挂在展开架上，展开架主要作用为卸载太阳翼的重力，展开架系统通过机构与太阳翼基板相连，实现太阳翼在展开架上零重力展开和收拢，太阳翼对接分为太阳翼的安装和拆卸两个过程。航天器根据太阳翼对接的姿态精度要求进行姿态调整，为确保太阳翼零重力的展开环境，以及多次对接与分离的重复性与安全性，展开装置系统对星体和太阳翼的对接精度有明确要求，即星体位置和姿

7、态必须满足太阳翼装星条件，如表1所示。传统卫星太阳翼安装过程中，其安装流程如图1所表1星体位置和精度要求l俯仰±0．2mm／m2偏航±0．2mm／m3滚动±0．2mm／m4SADA中心高度与理论值偏差±5mm5星体与模拟墙压紧座高度差±1咖6星体与模拟墙雎紧座水平位置差±2mmADVANCEDCONNECTIONANDASSEMBLYTECHNOLOGY先进连接与装配技术示，卫星处于两轴转台或架车上，依据模拟墙的俯仰、偏航、滚动及压紧座距地面的实测高度，通过经纬仪完成对星体姿态的