[發(fā)明專利]一種空間機械臂在軌維修裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610023928.0
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105480439B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫鵬飛;李大明;金儼;劉賓
• 申請（專利權(quán)）人: 北京空間飛行器總體設(shè)計部
• 主分類號: B64G4/00
• 分類號: B64G4/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心11120
• 代理人: 郭德忠,仇蕾安

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種空間機械臂在軌維修裝置。

背景技術(shù)

空間機械臂是開展載人航天活動必不可少的工具，可以完成空間站的建造工作、航天員轉(zhuǎn)移任務(wù)、艙外載荷照料任務(wù)等。目前，已經(jīng)成功應(yīng)用的空間機械臂有國際空間站的加拿大2臂、美國鳳凰號火星探測器機械臂等。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種空間機械臂在軌維修裝置，該裝置能夠輔助航天員進行空間機械臂關(guān)節(jié)的在軌更換，實現(xiàn)空間機械臂故障關(guān)節(jié)的拆除、新關(guān)節(jié)的安裝，以延長空間機械臂的在軌使用壽命。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種空間機械臂在軌維修裝置，包括：伸縮機構(gòu)、定位環(huán)組件、絲杠傳動機構(gòu)及聯(lián)動齒輪；

所述伸縮機構(gòu)能夠使位于其兩端的部件發(fā)生相對位移；

所述定位環(huán)組件為兩個，每個定位環(huán)組件包括兩個圓環(huán)及兩個快速鎖緊結(jié)構(gòu)；每個圓環(huán)上設(shè)有一個快速鎖緊結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)定位環(huán)組件的開合；在一個圓環(huán)的側(cè)面設(shè)有與伸縮機構(gòu)連接的耳片；

所述聯(lián)動齒輪由兩塊半圓環(huán)組成一個圓環(huán)，其中，一個連接點采用聯(lián)動齒輪活動銷將兩塊半圓環(huán)活動連接，另一個連接點采用快速鎖緊結(jié)構(gòu)將兩塊半圓環(huán)連接，所述聯(lián)動齒輪為內(nèi)齒輪；

所述絲杠傳動機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)定位環(huán)組件的兩個圓環(huán)的相對移動，并且在絲杠傳動機構(gòu)的傳動軸上設(shè)有與聯(lián)動齒輪嚙合的小齒輪；

其連接關(guān)系如下：伸縮機構(gòu)的兩端分別與兩個定位環(huán)組件的耳片固定連接；絲杠傳動機構(gòu)的兩端分別固定在定位環(huán)組件的兩個圓環(huán)的外圓周面，且每個定位環(huán)組件的外圓周面均布兩個以上絲杠傳動機構(gòu)；聯(lián)動齒輪同時與一個定位環(huán)組件上的兩個以上絲杠傳動機構(gòu)的小齒輪嚙合。

進一步的，所述伸縮機構(gòu)包括：安裝板、兩個以上導(dǎo)向組件及兩塊定位環(huán)安裝板；所述定位環(huán)安裝板為圓弧狀的條形板；所述導(dǎo)向組件包括：固定座、滑動軸、自潤滑襯套及移動座；滑動軸的一端固定在固定座上，自潤滑襯套套裝在移動座的內(nèi)圓周面，滑動軸的另一端與帶自潤滑襯套的移動座通過孔軸配合，并對滑動軸進行鎖緊；兩個以上導(dǎo)向組件的固定座分別固定在安裝板相鄰兩個側(cè)邊的表面上；每一側(cè)邊的導(dǎo)向組件通過各自的移動座分別固定在兩塊定位環(huán)安裝板的表面上。

進一步的，所述定位環(huán)組件還包括：定位環(huán)組件活動銷；所述圓環(huán)由兩個以上安裝環(huán)組成；所述安裝環(huán)為圓弧狀的條形塊，兩個以上安裝環(huán)的端面對接后形成兩個相同的圓環(huán)，其中每個圓環(huán)的一個對接處均通過快速鎖緊結(jié)構(gòu)將相鄰的兩個安裝環(huán)連接，其余對接處均通過定位環(huán)組件活動銷將相鄰的兩個安裝環(huán)活動連接。

進一步的，所述絲杠傳動機構(gòu)包括：絲杠軸，軸承座，小齒輪，絲杠螺母安裝座，絲杠螺母，軸承及方形鍵；所述絲杠軸為外表面為階梯型的圓柱，圓柱一端設(shè)有外螺紋，圓柱的另一端為六角形柱體；絲杠軸靠近六角形柱體的一端通過一對軸承活動連接在軸承座上，軸承的兩端通過絲杠軸的軸肩及固定在軸承座端面的端蓋進行軸向限位；絲杠軸的具有外螺紋的一端與絲杠螺母通過螺紋連接，絲杠螺母固定在絲杠螺母安裝座上，小齒輪套裝在絲杠軸中部的外圓周面，且通過方形鍵進行周向限位使小齒輪與絲杠軸同軸轉(zhuǎn)動，通過絲杠軸的軸肩及固定在絲杠軸上的擋板對小齒輪進行軸向限位。

進一步的，所述滑動軸的外圓周面設(shè)有沿其軸向的凹槽；對滑動軸進行鎖緊的方式為通過鎖緊螺釘鎖緊，鎖緊螺釘?shù)囊欢舜┻^移動座抵觸在滑動軸的凹槽內(nèi)，鎖緊螺釘?shù)牧硪欢送ㄟ^與兩個螺母的旋合對滑動軸進行鎖緊。

進一步的，在所述圓環(huán)的內(nèi)圓周面設(shè)有與機械臂模塊化關(guān)節(jié)及機械臂臂桿的接口處相配合的波浪形齒；所述耳片的表面上設(shè)有四個并列的腰形孔。

進一步的，所述快速鎖緊結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動銷軸、鎖緊螺母及轉(zhuǎn)動墊片，轉(zhuǎn)動墊片上設(shè)有圓形通孔及與轉(zhuǎn)動墊片側(cè)邊貫通的通孔；兩個以上轉(zhuǎn)動銷軸分別固定在對接處兩側(cè)的兩個安裝環(huán)上，轉(zhuǎn)動墊片通過圓形通孔與最外側(cè)的轉(zhuǎn)動銷軸活動連接，并以該轉(zhuǎn)動銷軸的軸線為中心進行旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)動墊片轉(zhuǎn)動到位時，轉(zhuǎn)動墊片的其余的通孔與另外的轉(zhuǎn)動銷軸配合，并通過鎖緊螺母對轉(zhuǎn)動墊片進行鎖緊。

進一步的，所述導(dǎo)向組件為四個，兩個導(dǎo)向組件的固定座并列固定在安裝板側(cè)邊的表面上，另兩個導(dǎo)向組件的固定座也并列固定在安裝板相鄰側(cè)邊的表面上，且兩組導(dǎo)向組件互相垂直；每一側(cè)安裝兩個導(dǎo)向組件，限制了定位環(huán)安裝板相對于安裝板的轉(zhuǎn)動自由度，使定位環(huán)安裝板僅能相對于安裝板前后移動。

進一步的，所述每個定位環(huán)組件的外圓周面均布絲杠傳動機構(gòu)的個數(shù)為三個。

進一步的，所述每個定位環(huán)組件的安裝環(huán)的個數(shù)為十二個。