目前国内的航天器舱段对接主要采用传统的“手工为主”装配模式,这种装配模式存在吊装环节多、测量精度低以及工作效率不高等缺点。近年来航天器生产任务不断增长,人员工作强度明显增强,为了提高航天器的装配效率、精度和一致性,迫切需要一种高精度舱段对接装置。因此,本文的研究对象为舱段柔性自动化装配系统中的舱段对接装置。主要研究内容及工作如下:(1)舱段对接装置的机构构型研究。首先通过对舱段的结构特性以及位姿表示进行分析明确了设计需求。接着,对航天器对接领域常用的6-SPS、4-PPPS机构进行分析研究,归纳出了现有对接机构存在的优点与不足,并提出了2-6-SPS和2-PPPRRR两种改良机构。最后,通过性能分析确定以2-PPPRRR并联机构作为舱段对接装置的机构。(2)舱段对接装置双机器人协同操作研究。基于D-H法和环路矢量法对舱段调姿机构进行紧协同、闭链运动学分析,得出了舱段与托架关节之间的位置关系;规划了舱段位姿调整对接过程,推导出了调姿计算公式。为了确保对接过程运动平稳、无冲击,基于五次多项式对关节运动进行轨迹规划,并利用Adams软件进行运动仿真,验证了舱段运动轨迹满足设计要求。(3)舱段对接装置本体结构设计与静动态特性分析。首先,对舱段对接装置各个组件的功能和结构进行了详细的阐述和设计。接着,针对舱段的偏航角、俯仰角调零过程中右托架的X方向移动关节与Y方向移动关节或Z方向移动关节之间存在运动耦合问题,提出了一种柔性解耦部件。针对绕Z轴转动关节的自由转动可能降低机构的稳定性,提出了一种弹簧回中模块。最后,基于ANSYS Workbench对关键零部件进行了静动态特性分析,检核了舱段对接装置的强度和防共振性能。(4)舱段自动化对接试验研究。对舱段数字化柔性装配系统进行调试,在保证各分系统正常工作的条件下,进行了舱段对接试验。结果表明,舱段之间的同轴度偏差≤0.3mm,姿态调整后销孔横滚角偏差≤0.1°,偏航和俯仰角度偏差?0.03,对接时间由原来的56min缩短为15min,验证了舱段对接装置设计的合理性和高效性。