[發(fā)明專利]一種末端執(zhí)行器及目標(biāo)物的捕獲方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910919488.0
• 申請日: 2019-09-26
• 公開（公告）號: CN110549342B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任威嚴;孟慶良;季洪鑫;梁建勛
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)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(zhí)行器及目標(biāo)物的捕獲方法，末端執(zhí)行器包括本體，以及設(shè)置在本體內(nèi)的捕獲機構(gòu)和拖動機構(gòu)，所述拖動機構(gòu)與本體固定，且所述拖動機構(gòu)的輸出端與所述捕獲機構(gòu)連接，還包括糾偏機構(gòu)，所述糾偏機構(gòu)固定在所述本體內(nèi)，用以束縛目標(biāo)物而將目標(biāo)物的偏航角度調(diào)整到預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。本文還提供了目標(biāo)物的捕獲方法，包括：捕獲目標(biāo)物、糾偏目標(biāo)物和拖動目標(biāo)物。本文涉及空間站機械臂領(lǐng)域，提供了一種末端執(zhí)行器及目標(biāo)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(xiàn)對目標(biāo)物的姿態(tài)糾偏調(diào)整，在大容差條件下實現(xiàn)末端執(zhí)行器對目標(biāo)物的軟接觸捕獲，降低了對空間站被捕獲物的姿態(tài)參數(shù)要求，提高了空間站目標(biāo)物的捕獲成功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空間站機械臂領(lǐng)域，尤其涉及一種末端執(zhí)行器及目標(biāo)物的捕獲方法。

背景技術(shù)

空間站機械臂是我國航天工程的重大關(guān)鍵技術(shù)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(dān)著艙段捕獲與轉(zhuǎn)移、儀器設(shè)備轉(zhuǎn)移與安裝、輔助航天員作業(yè)等功能。在軌捕獲技術(shù)是空間在軌服務(wù)技術(shù)的重要分支，對合作目標(biāo)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(gòu)或者末端執(zhí)行器實現(xiàn)。安裝在機械臂兩端的末端執(zhí)行器是空間機械臂系統(tǒng)的重要組成部分，是實現(xiàn)對空間站目標(biāo)的捕獲、鎖定、電氣連接等功能的基礎(chǔ)重要裝置，通常是通過末端執(zhí)行器抓捕適配器來實現(xiàn)對空間目前的抓捕過程。末端執(zhí)行器對目標(biāo)物的成功抓捕是核心艙機械臂成功完成空間站其他任務(wù)的前提和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

目前，國內(nèi)外應(yīng)用的空間站機械臂的末端執(zhí)行器，主要有兩類：一類是錐-桿式，另一類是異體同構(gòu)周邊式，上述兩類執(zhí)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(tài)變化的情況下捕獲成功率較低。隨著航天技術(shù)、材料科學(xué)以及機械科學(xué)的不斷發(fā)展，空間站機械臂末端執(zhí)行機構(gòu)不斷涌現(xiàn)。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(zhí)行器，該末端執(zhí)行器在空間站能夠?qū)崿F(xiàn)大載荷目標(biāo)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(dǎo)致捕獲失敗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種末端執(zhí)行器及目標(biāo)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(xiàn)對目標(biāo)物的姿態(tài)糾偏調(diào)整，在大容差條件下實現(xiàn)末端執(zhí)行器對目標(biāo)物的軟接觸捕獲，降低了對空間站被捕獲物的姿態(tài)參數(shù)要求，提高了空間站目標(biāo)物的捕獲成功率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種末端執(zhí)行器，包括本體，以及設(shè)置在本體內(nèi)的捕獲機構(gòu)和拖動機構(gòu)，所述拖動機構(gòu)與本體固定，且所述拖動機構(gòu)的輸出端與所述捕獲機構(gòu)連接，還包括糾偏機構(gòu)，所述糾偏機構(gòu)固定在所述本體內(nèi)，用以束縛目標(biāo)物而將目標(biāo)物的偏航角度調(diào)整到預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。

一種可能的設(shè)計，所述拖動機構(gòu)與所述糾偏機構(gòu)間隔設(shè)置，所述捕獲機構(gòu)設(shè)置在所述拖動機構(gòu)和所述糾偏機構(gòu)之間。

一種可能的設(shè)計，所述糾偏機構(gòu)包括糾偏電機、糾偏環(huán)和糾偏鋼絲繩，所述糾偏電機和糾偏環(huán)固定在所述本體的內(nèi)壁，多個糾偏鋼絲繩交織在所述糾偏環(huán)內(nèi)，用以束縛目標(biāo)物。

一種可能的設(shè)計，所述糾偏環(huán)包括上下疊放的糾偏轉(zhuǎn)動環(huán)和糾偏固定環(huán)，所述糾偏固定環(huán)與所述本體固定，所述糾偏轉(zhuǎn)動環(huán)與所述本體旋轉(zhuǎn)連接；所述糾偏鋼絲繩的一端與所述糾偏固定環(huán)連接，另一端與所述糾偏轉(zhuǎn)動環(huán)連接；所述糾偏電機的輸出端與所述糾偏轉(zhuǎn)動環(huán)連接，用以帶動所述糾偏轉(zhuǎn)動環(huán)轉(zhuǎn)動而使所述糾偏鋼絲繩收縮束縛或收起釋放目標(biāo)物。

一種可能的設(shè)計，所述糾偏環(huán)的內(nèi)壁設(shè)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(shè)計，所述拖動機構(gòu)與所述糾偏機構(gòu)分別設(shè)置在所述本體的兩端，所述糾偏機構(gòu)和所述捕獲機構(gòu)平行設(shè)置。

一種可能的設(shè)計，所述本體的內(nèi)壁設(shè)有環(huán)形滑道，所述糾偏轉(zhuǎn)動環(huán)通過設(shè)置在其外周的所述環(huán)形滑道與所述本體連接。