[0001] 本发明涉及卫星总装技术领域，尤其涉及一种卫星电池模块多自由度柔性对接装置及对接方法。

[0002] 在某型号卫星生产过程中，存在舱体下方狭小空间中拆装卫星电池模块的特定工况。卫星电池模块的安装位布局在卫星整星的底部。卫星电池模块的重量约为49kg。面对此
类工况，通常采用人工手动操作或人工结合机械臂的方式来完成装配任务。但在实际生产
过程中，卫星测试站点和卫星舱内所预留的操作空间十分有限。将卫星电池模块安装于卫
星整星的底部时，用于支撑卫星整星的卫星整星支架所预留的供卫星电池模块自下而上穿
过的卫星电池模块安装通道的尺寸仅为1237mm×560mm，而卫星电池模块的底座的尺寸为
938mm×479mm，因此，卫星电池模块的底座与卫星托架之间的间隙仅不到300mm。而机械臂
所占空间又较大，无法再借助机械臂辅助人工完成卫星电池模块的装配任务。

[0003] 当前，只能采用人工操作的形式完成卫星电池模块的装配任务，多名操作人员钻入舱体的下方，协同托举卫星电池模块，并使卫星电池模块的底座上的安装孔对准卫星整
星的舱板上的安装孔。之后，使用紧固件通过安装孔固定连接卫星电池模块与卫星整星。在
紧固卫星电池模块与卫星整星之前，还需使安装面与被安装面的水平度保持一致，以避免
局部受力过大，而造成产品损伤。综合种种安装需求，致使当前卫星电池模块的安装难度极
大，安装周期极长。

[0046] 下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技
术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范
围。

[0047] 如图1、图2和图3所示，用于支撑卫星整星300的卫星整星支架200所预留的供卫星电池模块500自下而上穿过的卫星电池模块安装通道400的尺寸仅为1237mm×560mm，而卫
星电池模块500的底座510的尺寸为938mm×479mm。因此，卫星电池模块500的底座510与卫
星托架200之间的间隙仅不到300mm。另外，需要说明的是，卫星整星支架200的横梁的下沿
与地面的距离为700mm，卫星整星300通过增高块与卫星整星支架200的顶端可拆卸连接。卫
星整星300的下沿与地面的距离为1156mm。卫星电池模块的重量约为49kg，高度为241mm。卫
星电池模块多自由度柔性对接装置的顶面与底面的最小距离为440mm，最大距离为1240mm。

[0048] 如背景技术所述，当前，只能采用人工操作的形式完成卫星电池模块500的装配任务，多名操作人员钻入舱体的下方，协同托举卫星电池模块500，并使卫星电池模块500的底
座510上的安装孔对准卫星整星300的底部的舱板上的安装孔。之后，使用紧固件通过安装
孔固定连接卫星电池模块500与卫星整星300。在紧固卫星电池模块500与卫星整星300之
前，还需使安装面与被安装面的水平度保持一致，以避免局部受力过大，而造成产品损伤。
综合种种安装需求，致使当前卫星电池模块500的安装难度极大，安装周期极长。

[0049] 此外，还需说明的是，卫星整星300的舱板下方的其他设备距离卫星电池模块安装通道400很近。如卫星整星300的舱板下方的精测镜距离卫星电池模块安装通道400仅1mm‑
2mm。在卫星电池模块500装配过程中，极易发生磕碰现象，进而导致其他设备损坏。由于卫
星电池模块500具有带电特性，手动操作存在一定安全隐患。

[0050] 为解决上述问题，参照图4、图5、图6和图7，一方面，本发明提供一种卫星电池模块多自由度柔性对接装置，包括升降座110、支撑座120和浮动座130。升降座110能够上下移
动。支撑座120安装于升降座110的顶面，能够前后左右移动，并能够随升降座110上下移动。
浮动座130可上下浮动地安装于支撑座120的顶面的上方，用于承载卫星电池模块500，能够
随支撑座120上下前后左右移动，以带动卫星电池模块500上下前后左右移动。

[0051] 借助卫星电池模块多自由度柔性对接装置将卫星电池模块500安装于卫星整星300的底部的工作过程及原理如下：

[0052] 首先，将卫星电池模块500置于浮动座130上。然后，对接装置整体转移至卫星整星300的正下方，以将卫星电池模块500运载至卫星整星300的正下方。接着，升降座110向上移
动，以带动支撑座120和浮动座130向上移动，进而使卫星电池模块500逐渐靠近卫星整星
300的底部。然后，支撑座120进行前后左右移动，以带动浮动座130进行前后左右移动，进而
使卫星电池模块500的底座510上的安装孔与卫星整星300的底部的舱板上的安装孔上下正
对。接着，升降座110继续向上移动，以带动支撑座120和浮动座130向上继续移动，进而使卫
星电池模块500的底座510的顶面逐渐贴附于卫星整星300的底部的舱板的底面。最后，使用
紧固件通过安装孔固定连接卫星电池模块500与卫星整星300。需要说明的是，浮动座130的
尺寸应小于卫星电池模块500的底座510的尺寸，以便于为操作人员安装紧固件预留操作空
间。在紧固卫星电池模块500与卫星整星300之前，浮动座130有利于安装面与被安装面的水
平度保持一致，同时，浮动座130能够上下浮动，可有效地防止安装面与被安装面局部受力
过大，避免产品遭受损伤。在电池模块自下而上穿过卫星电池模块安装通道400过程中，不
易与卫星整星300的舱板下方的其他设备发生碰撞，防止其他设备遭受损坏。整个装配过程
中，人体与卫星电池模块500基本不发生接触，提高了操作的安全性。整体上，能够辅助人工
在极为有限的空间内完成卫星电池模块500的装配任务，大幅度地降低了卫星电池模块500
的安装难度，缩减了安装周期。由于无需再借助机械臂，避免了机械臂长时间占用机械臂站
点，进而避免了生产线脉动拥堵问题。

[0053] 具体地，在示范例中，卫星电池模块多自由度柔性对接装置还包括锁止机构140、浮动组件150、滑动组件160、升降机构170和行走机构180。锁止机构140安装于支撑座120
上，能够限制支撑座120进行前后左右移动或解除对支撑座120的限制。需要说明的是，在支
撑座120进行前后左右移动，以带动浮动座130进行前后左右移动之后，借助锁止机构140限
制支撑座120继续进行前后左右移动，以保障装配过程顺利地进行。浮动组件150安装于支
撑座120与浮动座130之间，以使浮动座130能够上下浮动。浮动组件150与浮动座130相配
合，不仅能够稳定地支撑卫星电池模块500，还能够在对接过程中，为卫星电池模块500提供
适当的柔性自适应浮动力。滑动组件160安装于升降座110与支撑座120之间，能够有效地降
低支撑座120进行前后左右移动时所受阻力，进而便于支撑座120带动卫星电池模块500进
行前后左右移动。升降机构170安装于升降座110的底端，能够驱使升降座110进行上下移
动，以带动支撑座120和浮动座130进行上下移动，进而带动卫星电池模块500进行上下移
动。行走机构180安装于升降机构170的底端，以便于卫星电池模块多自由度柔性对接装置
整体进行位置转移。

[0054] 具体地，在示范例中，升降座110为铁磁性材质。锁止机构140为两个，分别安装于支撑座120的相对两端。每个锁止机构140包括一个磁力座。当磁力座处于开启状态时，能够
吸附于升降座110上，以限制支撑座120继续进行前后左右移动；而当磁力座处于关闭状态
时，支撑座120能够进行前后左右移动。

[0055] 具体地，在示范例中，如图4、图5和图6所示，浮动组件150包括多个弹性支撑件151和多个缓冲阻尼器152。多个弹性支撑件151的底端与支撑座120的顶面固定连接，顶端与浮
动座130的底面连接。多个缓冲阻尼器152的底端与支撑座120的顶面固定连接。优选地，弹
性支撑件151为四个，分别设置于浮动座130的四角处的下方。每个弹性支撑件151为矩形弹
簧，用于柔性支撑浮动座130和卫星电池模块500。浮动座130的四侧的下方分别设置有两个
以上缓冲阻尼器152。每个缓冲阻尼器152包括缓冲缸1521、顶盖1522、下活塞1523、上活塞
1524、轴套1525、下弹簧1526、上弹簧1527、活塞杆1528和撞头1529。缓冲缸1521的轴线竖直
设置，底端与支撑座120的顶面固定连接。顶盖1522盖设于缓冲缸1521的顶端。下活塞1523
可上下移动地安装于缓冲缸1521内下部。上活塞1524可上下移动地安装于缓冲缸1521内上
部。活塞杆1528的底端依次穿过上活塞1524和下活塞1523插入缓冲缸1521内。轴套1525套
接于活塞杆1528的底端。下弹簧1526穿设于缓冲缸1521内的下部，底端与缓冲缸1521的内
底面抵接，顶端与下活塞1523抵接。上弹簧1527套设于活塞杆1528的下部，顶端与顶盖1522
抵接，底端与下活塞1523抵接。撞头1529固定安装于活塞杆1528的顶端。多个缓冲阻尼器
152相互配合，能够调节对接时阻尼力的大小，具备竖直上柔性浮动能力，提供前后方向和
左右方向的约束效果，提升前后方向和左右方向上的刚度，避免卫星电池模块500升降过程
中发生倾斜、晃动或失稳现象。

[0056] 具体地，在示范例中，如图4和图7所示，在支撑座120的底面的中部形成有限位槽121。限位槽121能够避免支撑座120在前后左右方向运动幅度过大，进而避免浮动座130在
前后左右方向上运动幅度过大，从而避免了卫星电池模块500平移过程中质心偏移幅度过
大，进而避免了卫星电池模块500自发倾倒现象发生。需要指出的是，支撑座120在前后左右
方向上的行程为0‑60mm。滑动组件160包括基板161和多个滚珠轴承162。基板161固定安装
于升降座110的顶面上。多个滚珠轴承162分别可转动地安装于基板161上，分别与限位槽
121的顶壁相接触。多个滚珠轴承162呈矩形阵列式分布，以便于支撑座120进行前后左右移
动。

[0057] 具体地，在示范例中，升降机构170为叉剪臂式液压升降机，设置有液压升降杆。通过人力操控液压升降杆，可使叉剪臂式液压升降机带动升降座110进行上下移动。

[0058] 具体地，在示范例中，行走机构180包括基座和四个行走轮。基座为方框结构，实现了轻量化设计。四个行走轮分别安装于基座的四角处，以便于基座进行位置转移。每个行走
轮具有锁止器。锁止器能够限制行走轮进行移动或解除对行走轮的限制。

[0059] 参照图8，另一方面，本发明还提供一种卫星电池模块500多自由度柔性对接方法，包括以下步骤：

[0060] 首先，S100，将卫星整星300转移至卫星整星支架200上。

[0061] 在此步骤中，首先，将卫星整星支架200置于支撑墩上。然后，将卫星整星300转移至卫星整星支架200上规定的安装位置。

[0062] 然后，S200，将卫星电池模块500置于卫星电池模块多自由度柔性对接装置的浮动座130上，并借助卫星电池模块多自由度柔性对接装置将卫星电池模块500转移至卫星整星
300的正下方。

[0063] 在此步骤中，首先，将卫星电池模块500置于卫星电池模块多自由度柔性对接装置的浮动座130上。然后，搭载于对接装置上的卫星电池模块500随着对接装置从卫星整星支
架200下方移动至卫星整星300的正下方，保障在卫星电池模块500及对接装置的上部上升
过程中不与卫星整星300下方的其他设备/卫星整星支架200发生碰撞。然后，借助每个行走
轮上的锁止器限制每个行走轮进行移动。

[0064] 接着，S300，调整卫星电池模块多自由度柔性对接装置的每个缓冲阻尼器152的阻尼力。

[0065] 在此步骤中，首先，计算卫星电池模块500和浮动座130的重量之和G，然后，根据每个弹性支撑件151的形变量ΔL和弹性系数K，计算四个弹性支撑件151所提供的支撑力之和
F1。由此可得，每个缓冲阻尼器152所需提供的支撑力为F2＝(G‑F1)/n。其中，n为所使用缓
冲阻尼器152的数量。根据F2调节每个缓冲阻尼器152内液压值，以控制其阻尼力。多个缓冲
阻尼器152既应满足稳定承载卫星电池模块500的需求，又应具备卫星电池模块500与卫星
整星300接触过程中所需的压缩缓冲行程。需要注意的是，应合理选择压缩行程，使其既能
够满足柔性缓冲需求，又能够在缓冲阻尼器152压缩达到一定行程后进行限位，保证在卫星
电池模块500与舱板对接后提供足够且稳定的压紧力。

[0066] 之后，S400，利用卫星电池模块多自由度柔性对接装置的升降机构170驱使卫星电池模块500向上移动，以使卫星电池模块500的安装面与卫星整星300的舱板的安装面之间
的距离为15mm‑25mm。

[0067] 在此步骤中，由操作人员操纵液压升降杆，使升降座110带动卫星电池模块500向上移动。当卫星电池模块500的底座510的顶面与卫星整星300的舱板的底面之间的距离为
20mm左右时，卫星电池模块500停止继续向上移动。

[0068] 接着，S500，利用卫星电池模块多自由度柔性对接装置的支撑座120和浮动座130带动卫星电池模块500进行前后左右移动，以使卫星电池模块500上的安装孔正对于卫星整
星300的舱板上的安装孔。

[0069] 在此步骤中，在卫星电池模块500的底座510的安装孔内安装定位销，通过操作液压升降杆杆控制浮动座130进行小幅度缓慢上升，实时观察定位销与舱板上的安装孔之间
的距离，并由操作人员移动支撑座120，使定位销对准舱板上的安装孔，以确定卫星电池模
块500上的安装孔正对于卫星整星300的舱板上的安装孔。

[0070] 然后，S600，借助锁止机构140限制支撑座120进行前后左右移动。

[0071] 在此步骤中，当卫星电池模块500上的安装孔正对于卫星整星300的舱板上的安装孔时，开启锁止机构140，使锁止机构140吸附于支撑座120上，此时，支撑座120不再能继续
进行前后左右移动，以防止卫星电池模块500在对接过程中在前后左右方向上晃动和偏移。

[0072] 之后，S700，利用升降机构170驱使卫星电池模块500向上移动，以使卫星电池模块500的安装面与卫星整星300的舱板的安装面紧密接触。当卫星电池模块500的底座510的局
部率先接触舱板时，通过局部区域的弹性支撑件151与缓冲阻尼器152的压缩，实现柔性自
适应调平目的。当卫星电池模块500的底座510的顶面与舱板的底面完全接触后，检查底座
510的安装孔是否均与舱板上的安装孔同心对正。此后，继续在竖直方向上施加压紧力，到
达缓冲阻尼器152行程限位处，使底座510与舱板实现压紧对接。

[0073] 接着，S800，使用紧固件通过安装孔固定连接卫星电池模块500与卫星整星300。待卫星电池模块500安装完成后，升降机构170驱使升降座110下降至最低位。关闭每个锁止机
构140，并使每个行走轮上的锁止器解除对相应的行走轮的限制。将对接装置从卫星整星
300托架的下方移出。

[0074] 整体上，具备自适应调平柔性对接与六自由度位置找正精调能力，满足狭小空间中卫星整星300舱板下方毫米级安全距离的安装需求，降低了卫星电池模块500的安装难
度，提高了卫星电池模块500的安装效率和生产线脉动运转的可靠性，安装过程无磕碰，安
全性较高。

[0075] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0076] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。

[0077] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以
是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的
普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0078] 在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实
施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示
例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书
中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

[0079] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。