[發明專利]一種機械脈沖式空間碎片主動消旋實驗系統

在審

• 申請號: 201810377307.1
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108548684A
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 張慧博;張德軒;馬睿;戴士杰
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 王瑞

本發明公開了一種機械脈沖式空間碎片主動消旋實驗系統，包括空間碎片模擬機構和消旋機構；所述空間碎片模擬機構包括配重板、自轉軸、轉子、章動軸鎖緊銷、進動軸保持架、章動軸保持架、進動軸、編碼器無線信號傳輸裝置、進動軸鎖緊銷、底座、章動軸、第一深溝球軸承、帶扣環嵌入單軸承型軸承座、單向推力軸承、第二深溝球軸承和軸承端蓋；所述消旋機構包括六自由度機械手和末端執行器；所述六自由度機械手的末端安裝有末端執行器；所述末端執行器包括機械手末端法蘭盤、第一連接件、六維力傳感器、彈性阻尼器、第二連接件和等壓球體。該系統能夠模擬空間碎片或失效航天器在空間軌道上的運動，并且采用末端執行器接觸轉子，模擬接觸式消旋過程。

技術領域

本發明涉及空間碎片消旋領域，具體是一種機械脈沖式空間碎片主動消旋實驗系統。

背景技術

隨著人類空間開發利用活動的增加，空間碎片的存在會對空間軌道的環境產生重大的影響。一方面，空間碎片的存在嚴重地威脅著在軌航天器的安全，一旦發生碰撞，輕則破壞航天器，重則產生鏈式反應從而產生大量的空間碎片。空間碎片已失去姿態調整能力，且長期在失控狀態下運行，受太陽光壓、重力梯度等攝動力矩及失效前自身殘余角動量的因素的影響往往會出現翻滾運動。因此，使其停止轉動是安全有效捕獲空間碎片的關鍵步驟。另一方面，借助于消旋技術人類能夠回收出現問題的衛星，從而做到回收再利用，節省大量發射成本。文獻(KAWAMOTO S,MATSUMOTO K,WAKABAYASHI S.Ground experiment ofmechanical impulse method for uncontrollable satellite capturing[C].Proceeding of the 6th International Symposium on Artificial Intelligence andRobotics&Automation in Space(iSAIRAS),Montreal:Canadian Space Agency,2001.)中的實驗設備價格高昂，操作不便。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種機械脈沖式空間碎片主動消旋實驗系統。

本發明解決所述技術問題的技術方案是，提供一種機械脈沖式空間碎片主動消旋實驗系統，其特征在于該系統包括空間碎片模擬機構和消旋機構；所述空間碎片模擬機構包括配重板、自轉軸、轉子、章動軸鎖緊銷、進動軸保持架、章動軸保持架、進動軸、編碼器無線信號傳輸裝置、進動軸鎖緊銷、底座、章動軸、第一深溝球軸承、帶扣環嵌入單軸承型軸承座、單向推力軸承、第二深溝球軸承和軸承端蓋；

所述軸承端蓋與底座連接；所述章動軸的一端通過第二深溝球軸承與軸承端蓋連接，通過單向推力軸承與底座連接，另一端與進動軸保持架固定連接；所述章動軸的一端固定于進動軸保持架的通孔中，另一端通過第一深溝球軸承與章動軸保持架連接；所述帶扣環嵌入單軸承型軸承座的軸承座固定于章動軸保持架上；所述自轉軸的一端與帶扣環嵌入單軸承型軸承座的軸承內圈連接，另一端穿過章動軸保持架并與章動軸保持架通過帶扣環嵌入單軸承型軸承座連接，末端與外部動力源連接；所述轉子嵌套于自轉軸外，與自轉軸連接；所述轉子位于章動軸保持架內；編碼器無線信號傳輸裝置安裝在章動軸保持架上，位于編碼器無線信號傳輸裝置內部的編碼器放置在自轉軸的軸端；編碼器無線信號傳輸裝置內部的編碼器通過內部的無線裝置與外部上位機連接；所述配重板安裝在章動軸保持架上，能夠改變自身重量；

所述消旋機構包括六自由度機械手和末端執行器；所述六自由度機械手的末端安裝有末端執行器；所述末端執行器包括機械手末端法蘭盤、第一連接件、六維力傳感器、彈性阻尼器、第二連接件和等壓球體；所述等壓球體通過第二連接件與彈性阻尼器連接，彈性阻尼器與六維力傳感器連接，六維力傳感器通過第一連接件與機械手末端法蘭盤連接，機械手末端法蘭盤安裝在六自由度機械手的末端；等壓球體與轉子配合接觸。

與現有技術相比，本發明有益效果在于：