[發明專利]一種欠驅動空間抓捕機構及抓捕方法

有效

• 申請號: 201710331076.6
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107199558B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 溫瑞成;方群;李天綱
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08;B25J9/16;B64G4/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種欠驅動空間抓捕機構及抓捕方法，包括球型鉸鏈和四個分支機構，每個所述分支機構分別通過第一蝸桿與所述球型鉸鏈連接，四個所述分支機構間隔°設置，所述球形鉸鏈中垂直設置有兩個電機，所述第一蝸桿套裝在所述電機內，每個所述電機用于驅動位于同一直線上的兩個所述分支機構，每個所述分支機構上設置有黏附板用于抓捕。本發明根據目標體積的大小，選擇球形鉸鏈和第二黏附板中的電機進行驅動，完成整個抓捕，根據需要開關電機，節省能源，在抓捕中，針對不同類型體積的目標體，球型鉸鏈中的電機和第二黏附板中的電機分別開關，節省了能源,以助于增強續航能力，減少了以往抓捕過程中對控制的復雜要求，整個方法簡單易實施控制。

技術領域

本發明屬于航天技術領域，具體涉及一種欠驅動空間抓捕機構及抓捕方法。

背景技術

在航天領域，空間機器人在空間任務中扮演了越來越重要的角色。利用空間機器人實施空間設備維修，模塊更換，加注燃料和清除空間碎片等在軌服務是未來的發展趨勢。由于在軌服務需要建立在捕獲服務對象的基礎之上，因此抓捕機構是空間機器人執行在軌服務任務的重要部分。

抓捕機構的設計需要與被抓捕目標的特征相匹配，在空間中，目標可以大致分為兩類，第一類是設計了專用被抓持機構的目標，這類目標一般為合作目標；第二類是并沒有設計專門被抓持機構的目標，這類目標可以是合作目標，也可以是非合作目標，大多數在軌飛行目標屬于這類目標。

針對第一類目標，現有的抓捕機構有ROTEX手爪，抓捕目標為桁架；日本的ETS-VII項目中，NASDA研制的半靈巧三指手爪，以及哈爾濱工業大學研制的TS-4衛星空間機械臂上的抓捕機構，抓捕目標都為特定的圓柱形把手；美國OE計劃中抓捕機構為三個抓手，抓捕目標為衛星對接配適器。這些空間抓捕機構都是針對特定的把手或者對接器而設計的，只能抓捕一種目標，適用性不強。

針對第二類目標，即沒有特定的被抓持機構，尤其是非合作目標。但是大多數在軌飛行器上都包含星箭對接環，分離螺栓，遠地點發動機噴管，太陽帆板支架和太陽帆板等常見結構，這些結構的形狀在國際上都比較統一，并且有足夠的強度承受抓捕力。可以將這些常見結構作為抓捕目標點。現有的針對第二類目標的抓捕機構有歐空局ESS項目中抓捕遠地點發動機噴管的改錐型抓捕機構。美國FREND項目的螺栓抓取器。這兩種抓捕機構的共同特點是小巧簡便，但是同樣只能抓捕噴管這類目標，并且對抓捕控制精度要求極高，幾乎很難實現對非合作目標的抓捕。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種欠驅動空間抓捕機構及抓捕方法，克服在抓捕過程中以及抓捕完成后容易使抓捕對象脫離，且其對抓捕對象的形狀體積有嚴格適用要求的劣勢。

本發明采用以下技術方案：

一種欠驅動空間抓捕機構，包括球型鉸鏈和四個分支機構，每個所述分支機構分別通過第一蝸桿與所述球型鉸鏈連接，四個所述分支機構間隔°設置，所述球形鉸鏈中垂直設置有兩個電機，所述第一蝸桿套裝在所述電機內，每個所述電機用于驅動位于同一直線上的兩個所述分支機構，每個所述分支機構上設置有黏附板用于抓捕。

進一步的，所述分支機構從左到右依次設置有第一黏附板、第二黏附板和第三黏附板，所述球型鉸鏈通過所述第一蝸桿與所述第一黏附板連接用于傳動，所述第一黏附板與所述第二黏附板連接，所述第三黏附板為欠驅動黏附板，在所述第二黏附板受到壓力沖擊時，向靠近所述第二黏附板側轉動。

進一步的，所述第二黏附板的左側設置有第一連接軸，所述第一連接軸上設置有渦輪，所述渦輪通過第二蝸桿與所述第一黏附板連接。

進一步的，所述第二黏附板的右側設置有用于連接所述第三黏附板的第二連接軸，所述第二連接軸上設置有第二傳動輪，所述第一連接軸上設置有第一傳動輪，所述第一傳動輪和第二傳動輪之間通過傳送帶連接。

進一步的，所述第一連接軸和第二連接軸的兩端分別通過固定銷與所述第二黏附板和第三黏附板固定連接。