[發明專利]一種基于SMA絲驅動的空間抓捕機械手

有效

• 申請號: 201910063669.8
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN111452030B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 岳洪浩;楊飛;王健;陸一凡;吳淼
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J15/00;B25J15/02;B25J15/10
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發明提供一種基于SMA絲驅動的空間抓捕機械手，滑桿保持架安裝在驅動器機架上，多個滑桿通過多個滑桿銷與滑桿保持架滑動連接，固定端和多個滑桿通過SMA絲依次連接，多個滑桿的最末端滑桿、驅動桿和偏置彈簧依次連接，導軌設置于機架下方且與輸出端滑桿平行，兩個直線軸承均與導軌滑動連接，其中一側的兩個直線軸承與夾持臂下表面相連，夾持臂上表面與驅動桿的下表面固定連接，兩側的夾持臂通過十字剪切鉸耦合傳動機構連接，十字剪切鉸耦合傳動機構通過固連鉸鏈與機架固定連接；兩組機械爪分別安裝在兩個夾持臂上。本發明的抓捕方式為平行夾持，驅動部通過SMA絲作直線驅動，充分發揮了記憶合金直線作動的特點，提高了機械手的抓捕速度以及夾緊力。

技術領域

本涉及一種空間抓捕機械手，具體地，涉及一種基于SMA絲驅動的空間抓捕機械手。

背景技術

近年來，隨著空間在軌服務(在軌延壽和在軌維護等)、空間碎片清理和空間對抗技術快速發展，這些技術都在很大程度上依賴于空間非合作目標的在軌捕獲技術。機械手通常是連接于機械臂末端用于抓捕空間目標的末端執行器，當前應用于空間的機械手主要可分為三種類型：剛性機械手，欠驅動機械手以及柔性機械手。目前空間應用的機械手大都采用電機、氣動或液壓作為驅動器，需要減速器，氣泵或者液壓機等一系列的附加機構，且在空間特殊環境，如真空，高低溫，輻射和原子氧環境下，可能存在抓捕失效的問題。這些缺點使得機械手存在執行系統復雜、體積和重量較大、協調控制難度大、能量消耗巨大和成本過高等問題，限制了其在空間環境下的應用。

采用SMA(記憶合金)作為驅動源的機械手主要應用在微操作機械手、仿生機器人和醫療機器人領域。針對空間應用的機械手，應具有較大的捕獲范圍以適應不同尺寸的空間目標。清華大學閆紹澤等人公布的SMA差動彈簧驅動的機械手(專利號CN200410000722.3)采用一對SMA彈簧構成差動式驅動器以實現對不同形狀和尺寸大小目標的抓取，具有較大的捕獲范圍。但是采用SMA彈簧作為驅動源，其輸出力將大幅減小，且更難以采用通電自加熱的方式作動，復位時SMA彈簧冷卻速度較慢，嚴重降低工作效率和機械效率。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本的目的是提供一種基于SMA絲驅動的空間抓捕機械手，提供一種記憶合金絲驅動的機械手結構，進行空間非合作目標的抓取，確保其抓捕可靠性、抓捕精度以及防止目標因抓捕過程中的碰撞損壞。

本發明提供了一種基于SMA絲驅動的空間抓捕機械手，所述空間抓捕機械手包括機架、驅動部、耦合傳動部和手爪部，

所述驅動部包括：驅動器機架、固定端、多根SMA絲、多個滑桿、滑桿保持架、安裝在所述滑桿保持架上的多個滑桿銷、驅動桿和偏置彈簧，所述驅動器機架安裝在所述機架上，所述滑桿保持架安裝在所述驅動器機架上，所述多個滑桿通過所述多個滑桿銷與所述滑桿保持架滑動連接，所述固定端設置于所述驅動器機架的前端，所述驅動桿和所述偏置彈簧均設置于所述驅動器機架的后端，所述固定端和所述多個滑桿通過所述SMA絲依次連接，所述多個滑桿的最末端滑桿、所述驅動桿和所述偏置彈簧依次連接，所述偏置彈簧還與所述驅動器機架連接，

所述耦合傳動部包括：固連鉸鏈、十字剪切鉸耦合傳動機構、兩個直線軸承和導軌，所述導軌設置于所述機架下方且與所述輸出端滑桿平行，所述兩個直線軸承均與所述導軌滑動連接，其中一側直線軸承與所述夾持臂下表面連接，夾持臂上表面與驅動桿的下表面固定連接，所述兩個夾持臂通過所述十字剪切鉸耦合傳動機構連接，所述十字剪切鉸耦合傳動機構通過所述固連鉸鏈與所述機架固定連接；

所述手爪部包括：兩個夾持臂和兩組機械爪，所述兩個夾持臂分別連接在所述兩側直線軸承上，所述兩組機械爪分別安裝在所述兩個夾持臂上，且所述兩組機械爪相對設置。

進一步的，所述多個滑桿包括輸入端滑桿、多個上端滑桿和輸出端滑桿，所述輸入端滑桿與所述輸出端滑桿分別位于所述驅動器機架的前后兩端，所述輸入端滑桿與所述固定端通過所述多根 SMA絲中的其中一根連接。