[發明專利]一種末端執行器及目標物的捕獲方法

有效

• 申請號: 201910919488.0
• 申請日: 2019-09-26
• 公開（公告）號: CN110549342B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 任威嚴;孟慶良;季洪鑫;梁建勛
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J15/00;B25J11/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 李蒙蒙;曲鵬

本文公布了一種末端執行器及目標物的捕獲方法，末端執行器包括本體，以及設置在本體內的捕獲機構和拖動機構，所述拖動機構與本體固定，且所述拖動機構的輸出端與所述捕獲機構連接，還包括糾偏機構，所述糾偏機構固定在所述本體內，用以束縛目標物而將目標物的偏航角度調整到預設范圍內。本文還提供了目標物的捕獲方法，包括：捕獲目標物、糾偏目標物和拖動目標物。本文涉及空間站機械臂領域，提供了一種末端執行器及目標物的捕獲方法，可克服捕獲空間容差較小且觸碰撞力較大的問題，實現對目標物的姿態糾偏調整，在大容差條件下實現末端執行器對目標物的軟接觸捕獲，降低了對空間站被捕獲物的姿態參數要求，提高了空間站目標物的捕獲成功率。

技術領域

本發明涉及空間站機械臂領域，尤其涉及一種末端執行器及目標物的捕獲方法。

背景技術

空間站機械臂是我國航天工程的重大關鍵技術之一，包括核心艙機械臂和實驗艙機械臂。其中，空間站機械臂承擔著艙段捕獲與轉移、儀器設備轉移與安裝、輔助航天員作業等功能。在軌捕獲技術是空間在軌服務技術的重要分支，對合作目標的捕獲是通過安裝在空間站機械臂或飛行器上的對接機構或者末端執行器實現。安裝在機械臂兩端的末端執行器是空間機械臂系統的重要組成部分，是實現對空間站目標的捕獲、鎖定、電氣連接等功能的基礎重要裝置，通常是通過末端執行器抓捕適配器來實現對空間目前的抓捕過程。末端執行器對目標物的成功抓捕是核心艙機械臂成功完成空間站其他任務的前提和關鍵環節。

目前，國內外應用的空間站機械臂的末端執行器，主要有兩類：一類是錐-桿式，另一類是異體同構周邊式，上述兩類執行器在空間站捕獲中存在容差小、糾偏能力低等問題，在大容差或被捕獲物姿態變化的情況下捕獲成功率較低。隨著航天技術、材料科學以及機械科學的不斷發展，空間站機械臂末端執行機構不斷涌現。最有代表性的是加拿大MDA(MacDonald Dettwiler and Associates Ltd.)公司為國際空間站研制的末端執行器，該末端執行器在空間站能夠實現大載荷目標物的捕獲，但仍然存在捕獲空間容差較小、接觸碰撞力較大的問題，對被捕獲物姿勢和捕獲空間具有嚴格要求，甚至導致捕獲失敗。

發明內容

本發明提供一種末端執行器及目標物的捕獲方法，可克服捕獲空間容差較小且觸碰撞力較大的問題，實現對目標物的姿態糾偏調整，在大容差條件下實現末端執行器對目標物的軟接觸捕獲，降低了對空間站被捕獲物的姿態參數要求，提高了空間站目標物的捕獲成功率。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種末端執行器，包括本體，以及設置在本體內的捕獲機構和拖動機構，所述拖動機構與本體固定，且所述拖動機構的輸出端與所述捕獲機構連接，還包括糾偏機構，所述糾偏機構固定在所述本體內，用以束縛目標物而將目標物的偏航角度調整到預設范圍內。

一種可能的設計，所述拖動機構與所述糾偏機構間隔設置，所述捕獲機構設置在所述拖動機構和所述糾偏機構之間。

一種可能的設計，所述糾偏機構包括糾偏電機、糾偏環和糾偏鋼絲繩，所述糾偏電機和糾偏環固定在所述本體的內壁，多個糾偏鋼絲繩交織在所述糾偏環內，用以束縛目標物。

一種可能的設計，所述糾偏環包括上下疊放的糾偏轉動環和糾偏固定環，所述糾偏固定環與所述本體固定，所述糾偏轉動環與所述本體旋轉連接；所述糾偏鋼絲繩的一端與所述糾偏固定環連接，另一端與所述糾偏轉動環連接；所述糾偏電機的輸出端與所述糾偏轉動環連接，用以帶動所述糾偏轉動環轉動而使所述糾偏鋼絲繩收縮束縛或收起釋放目標物。

一種可能的設計，所述糾偏環的內壁設置有容納槽，用以容納收起的所述糾偏鋼絲繩。

一種可能的設計，所述拖動機構與所述糾偏機構分別設置在所述本體的兩端，所述糾偏機構和所述捕獲機構平行設置。

一種可能的設計，所述本體的內壁設有環形滑道，所述糾偏轉動環通過設置在其外周的所述環形滑道與所述本體連接。