新型空间站舱外巡检维修装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105416616A(43)申请公布日2016.03.23(21)申请号201510801685.4(22)申请日2015.11.19(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人周琼峰康国华黄怡欣王振宇(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人许方(51)Int.Cl.B64G4/00(2006.01)H04N7/18(2006.01)H04N13/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称新型空间站舱外巡检维修装置(57)摘要本发明公开了一种新型空间站舱外巡检维修装置（EIMU），属于航天飞行器设计领域。该装置包括舱内监视设备、天线和舱外EIMU装置，其中舱内监视设备和舱外EIMU装置通过天线进行通讯；所述舱内监视备包括视频显示终端、巡检装置操控平台和手动遥控装置；所述舱外EIMU装置包括太阳能电池板、微机械臂、太阳敏感器、氮气推进器、双目立体视觉相机、三轴磁力矩器、动量轮、星载计算机板和通讯板。本发明能够为空间站等大型航天器提供舱外巡检维修服务，保证航天器在轨运行安全，顺利完成任务。CN105416616ACN105416616A权利要求书1/1页1.一种新型空间站舱外巡检维修装置，其特征在于包括舱内监视设备、天线和舱外EIMU装置，其中舱内监视设备和舱外EIMU装置通过天线进行通讯；所述舱内监视备包括视频显示终端、巡检装置操控平台和手动遥控装置，所述视频显示终端实时显示EIMU拍摄的画面；所述巡检装置操控平台用于控制EIMU的释放、回收以及能量和数据传输；所述手动遥控装置主要操控EIMU近距离绕飞、悬停以及微机械臂的动作；所述舱外EIMU装置包括太阳能电池板、微机械臂、太阳敏感器、氮气推进器、双目立体视觉相机、三轴磁力矩器、动量轮、星载计算机板和通讯板，所述双目立体视觉相机，对空间站进行特征提取以及三维建模；所述太阳能电池板，对EIMU供电；所述微机械臂，完成对空间站舱外故障的简单维修；所述太阳敏感器，用于EIMU的姿态测量；所述氮气推进器，用于EIMU的轨道控制；所述三轴磁力矩器用于EIMU的姿态控制；所述动量轮，给EIMU提供恒定角动量并对磁力矩器进行卸载；所述星载计算机板，用于EIMU导航解算；所述通讯板，用于EIMU通讯。2.根据权利要求1所述的新型空间站舱外巡检维修装置，其特征在于所述太阳能电池板为4块。3.根据权利要求1所述的新型空间站舱外巡检维修装置，其特征在于所述微机械臂为基于Arduino控制的可伸缩微机械臂。4.根据权利要求1所述的新型空间站舱外巡检维修装置，其特征在于所述太阳敏感器为2个。5.根据权利要求1所述的新型空间站舱外巡检维修装置，其特征在于所述氮气推进器为12个。2CN105416616A说明书1/4页新型空间站舱外巡检维修装置技术领域[0001]本发明涉及一种新型空间站舱外巡检维修装置（EIMU），属于航天飞行器设计领域。背景技术[0002]空间站在轨道上运行期间受空间环境的作用和影响，或者因本身设备的故障、操作失误或人的行为的原故，会引发诸多空间站事故和故障，如火灾、减压、失控、翻滚、通信中断、水污染、机械损伤、航天员失常、电击、爆炸等等。空间站长期在轨稳定运行，离不开航天员的在轨维修。航天员需要定期和不定期的对空间站进行预防性维修和恢复性维修，其中舱外维修对维修设备以及航天员的要求非常高，舱外维修不仅加大了航天员的维修难度，而且航天员自身的安全存在很大的风险。在这些维修工作中，机器人等系统起到了很大的作用，但目前机器人系统的自动化水平还不足以替代人来执行舱外活动，因此还需要考虑其他设备来辅助维护。所以近年来，国际上将大量人力、资金投入到空间站舱外巡检维修装置的研发，如空间站伴随卫星等。空间站舱外巡检维修装置可以减少航天员出舱的次数和时间，从而一定程度上减少了航天员的安全风险。采用空间站舱外巡检维修装置具有成本低、可靠性高以及工作周期长的优点，因此具有不可替代性。[0003]国外已有多个具有空间站舱外巡特点、任务和功能的航天器——伴随卫星的研究和发展计划，已研制出类似的航天器并发射上天。比较典型的、具有空间站舱外巡检维修装置功能的研究和发展计划有：以德国为首的X-MirInspector伴随卫星、美国的XSS飞行器、AERCam微小卫星、轨道快车和“太空盾牌”、Livermore微小卫星、法国CNES天文观测任务、德国的TerraSAR-X雷达卫星计划、SSFTS遥控机器人装置及徘徊者遥控机器人飞行试验计划等。这当中尤以Inspector计划最为著名。与此同时，西欧、日本等国家也正在加紧空间站技术的研究。1997年