[發明專利]可折展欠驅動自適應式捕獲裝置

有效

• 申請號: 201410160625.4
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN103934829A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 劉榮強;郭宏偉;夏艷;鄧宗全
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B25J15/10
• 分類號: B25J15/10;B64G4/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高媛

技術領域

本發明涉及一種捕獲裝置，具體涉及一種可折展欠驅動自適應式捕獲裝置，屬于航空航天領域。

背景技術

隨著航天技術的發展，太空競爭愈加激烈，越來越多的航天器被發射到太空執行各種任務。當航天器自身攜帶的燃料用盡或者功能單元老化失效，就會導致航天器使用壽命終結。如何提高航天器在太空軌道的生存能力，增強其控制效能是未來航天器在軌服務的難點和熱點問題。遠程控制和網絡通信技術的發展為解決上述問題提供了可能。空間飛行器可以借助遙控操作技術提供各種在軌服務，包括在軌航天器的捕獲、加注和維修更換等操作，達到延長在軌航天器的服務壽命，提高其靈活執行多種空間任務的目的。這種操作手段對于提高空間應用效率，降低系統成本都大有好處。因而從長期發展角度來看，面向在軌服務的遙控操作技術將成為我國未來探索與控制太空必不可少的一項應用技術。

衛星捕獲是在軌操縱技術中不可缺少的關鍵技術，近年來引起世界各國的重視，如美國國防高級研究項目局的“前端機器人系統”包含三個七自由度的機械手和視覺系統，能夠對目標衛星進行抓取、滾轉等操作，以便對部件進行更換和在軌維修。德國的“軌道服務任務系統”能夠捕獲合作目標和非合作目標，并進行離軌機動或清理碎片等任務。加拿大的“太空技術設施服務飛行器”可執行天線維修、碎片捕獲等任務。目前進行空間捕獲采用的機器人系統，雖然具有智能化程度高、對作業任務適應能力強等優點，但是一般系統機構復雜，每個關節均為主動驅動關節，導致電機數量多、重量大，協調控制難度大，對于抓取非合作目標更是難以實現。另一方面，空間環境條件極為惡劣，高真空、大溫差和強輻射環境容易引起機電系統故障，一般來說電機數量越多，系統越復雜，其可靠性越低，而過多的電機數量帶來質量的增加和能源動力的巨大消耗，導致發射成本增加，影響有效載荷能力的發揮，因此空間機器人要求具有質量輕、驅動電機數量少、結構簡單、可靠性高等優點。

發明內容

本發明為解決現有空間機器人質量較大、驅動電機數量較多、結構復雜、可靠性較差的問題，進而提出可折展欠驅動自適應式捕獲裝置。

本發明為解決上述問題采取的技術方案是：本發明包括第一同步帶輪、單指根部關節軸、第一齒輪、兩指根部共用關節軸、基板、驅動組件、第二同步帶輪、第一傳動軸、第一軸承座和三個手指機構，基板為長方形板體，單指根部關節軸安裝在基板一端上表面上，兩指根部共用關節軸安裝在基板另一端的上表面上，所述驅動組件安裝基板的下表面上，第一傳動軸通過第一軸承座安裝在基板的下表面上，且第一傳動軸位于單指根部關節軸的下方，第一同步帶輪套裝在單指根部關節軸上，第二同步帶輪套裝在第一傳動軸上，第一同步帶輪通過同步帶與第二同步帶輪連接，第一齒輪套裝在兩指根部共用關節軸的中部，第一齒輪與所述驅動組件連接，所述驅動組件通過同步帶與第二同步帶輪連接，單指根部關節軸安裝一個所述手指機構，兩個所述手指機構并排平行安裝在兩指根部共用關節軸上。

本發明的有益效果是：1.本發明的三關節手指機構結構相同，具有互換性，可實現模塊化生產，降低制造成本和難度。

2.本發明采用了欠驅動機構，減少了電機數量，控制系統簡單，實現了欠驅動機構的可控設計，對目標外形具有自適應性，能夠適應非合作目標的抓取任務。

3.本發明結構簡單，可靠性高，能夠重復動作，無需檢測抓取目標的準確位置。

4.本發明采用可調節的關節阻尼裝置，能夠通過調節關節阻尼，改變手指中部和頂部兩個指段的先后驅動順序，從而改變抓取策略。

5.本發明能夠折疊展開，收攏體積小、收攏剛度大，便于運輸、可節省發射火箭上有效載荷空間。

6.本發明所有結構都是由航天常用材料加工制造，材料資源豐富，加工工藝成熟，便于所述機構的技術實施。

7.本發明也滿足其他抓取任務的基本要求，便于展開技術的推廣。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖，圖2是手指機構的結構示意圖，圖3是欠驅動機構的結構示意圖，圖4是本發明三個手指收起時的結構示意圖，圖5是本發明抓取圓柱體的結構示意圖，圖6是本發明抓取長方體的結構示意圖。

具體實施方式