[發明專利]一種太空服務機器人及其組裝方法和拆分方法

有效

• 申請號: 201711180126.1
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN107738277B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 李穎;張占月;李智;夏魯瑞;王磊;肖龍龍;楊雪榕;胡敏;潘升東
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00;B25J11/00
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 李艷霞

本發明涉及一種太空服務機器人及其組裝方法和拆分方法，太空服務機器人包括至少兩個基本模塊，每個基本模塊都能夠在太空中獨立運行；每個基本模塊均包括一顆立方體衛星，立方體衛星上設置有若干功能部件；立方體衛星的內表面安裝有線圈，線圈用于通入電流后產生磁場，實現基本模塊的接近或分離；立方體衛星設置有線圈的側面上還設置有機械鎖定裝置，基本模塊之間通過機械鎖定裝置進行鎖定；機械鎖定裝置與線圈同軸設置。本發明根據任務需要將不同功能的、獨立運行的基本模塊組裝成能夠提供不同服務的太空服務機器人，本發明能夠利用少量的基本模塊完成大量的任務，靈活性強、基本模塊的可重復利用程度高、成本低。

技術領域

本發明屬于航天技術領域，具體涉及一種太空服務機器人及其組裝方法和拆分方法。

背景技術

太空服務機器人是指在大型航天器或空間站外作業的小型智能性航天器。太空服務機器人是一顆單獨的航天器。太空服務機器人上安裝的典型機械裝置是機械臂，在星載計算機控制下，能夠智能地完成抓捕、制造、維修、替換、保養目標航天器的任務。通過提供這些服務，能夠延長太空中運行的衛星、宇宙飛船、空間站的壽命，提升他們的功能。

目前，美國繩系無限公司正在研制一種稱為“蜘蛛制造”的太空制造機器人。利用這種機器人，能夠在太空靈活地織造或修補航天器的大型網狀天線等部件。美國國防預先研究計劃局正在開展的衛星機器人服務項目設想在太空機器人上安裝兩個機械臂，利用機械臂對故障航天器進行高分辨率探測、機械修復、空間位置重新定位、安裝替換部件等復雜操作。美國航空航天局設計的一種火星探測機器人，尺寸0.5米，從宇宙飛船釋放到火衛一衛星上，能夠借助外表的針刺跳躍滾動行走，比傳統的輪式車輛更有效，更適合在重力很小的衛星上進行探測工作。然而，現有的太空服務機器人還存在以下不足：1)功能固化、無法調整。目前太空服務機器人都是按照特定用途設計的，機器人構造、形狀、尺寸、器件等都是固定不變的，只能執行少數任務，通用性不強。2)可重復利用程度低。現有的太空服務機器人只能執行人們設定好的任務，導致太空服務機器人的利用率比較低。如果要完成不同類型任務，就需要發展很多類型的太空機器人，不但成本高，所需的時間也很長。

發明內容

為了解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種能夠靈活組裝的太空服務機器人及其組裝方法和拆分方法。

本發明所采用的技術方案為：一種太空服務機器人包括至少兩個基本模塊，每個所述基本模塊都能夠在太空中獨立運行；每個所述基本模塊均包括一立方體衛星，所述立方體衛星上設置有若干功能部件；所述立方體衛星的內表面設置有線圈，所述線圈用于通入電流后產生磁場，所述基本模塊之間通過所述線圈實現接近或分離；所述立方體衛星設置有線圈的側面上還設置有機械鎖定裝置，所述基本模塊之間通過所述機械鎖定裝置進行鎖定；所述機械鎖定裝置與線圈同軸設置。

進一步地，所述立方體衛星中不同軸的三個側面內均安裝有所述線圈，所述立方體衛星中安裝有線圈的三個側面外均安裝有所述機械鎖定裝置。

進一步地，所述基本模塊中安裝有線圈的三個側面上均安裝有所述機械鎖定裝置。

進一步地，所述功能部件采用攝像機、機械臂、夾鉗、破拆鉗、儲料箱和發動機中的一種或多種。

進一步地，所述機械鎖定裝置采用異體同構周邊式對接裝置的等比例縮小版或抓手-碰撞鎖式對接裝置的等比例縮小版。

進一步地，所述基本模塊為探測模塊、抓捕模塊、修理模塊、加注模塊、材料模塊、動力模塊或防護模塊；所述探測模塊用于對故障航天器進行全方位的探測，所述抓捕模塊用于捕捉故障航天器，所述修理模塊用于對故障航天器進行拆開、修復、連接操作，所述加注模塊用于對航天器進行燃料補給，所述材料模塊用于為所述修理模塊提供各種修理材料，所述動力模塊用于為航天器提供動力，使航天器改變軌道，所述防護模塊用于抵抗太空碎片的撞擊、改變太空碎片的運動方向。