[發(fā)明專(zhuān)利]星載空間機(jī)械臂

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010133103.0
• 申請(qǐng)日: 2020-03-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111268183A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林寶軍;安洋;張?bào)銒?/a>;陳鴻程;任煊;許紅陽(yáng);張磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院;上海微小衛(wèi)星工程中心
• 主分類(lèi)號(hào): B64G4/00
• 分類(lèi)號(hào): B64G4/00
• 代理公司: 上海智晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

本發(fā)明提供了一種星載空間機(jī)械臂，所述星載空間機(jī)械臂包括第一關(guān)節(jié)、第二關(guān)節(jié)、第三關(guān)節(jié)、第一末端效應(yīng)器、第二末端效應(yīng)器和第三末端效應(yīng)器，其中：所述第一關(guān)節(jié)、所述第二關(guān)節(jié)及所述第三關(guān)節(jié)串聯(lián)，并實(shí)現(xiàn)六自由度運(yùn)動(dòng)；所述第一末端效應(yīng)器、所述第二末端效應(yīng)器和所述第三末端效應(yīng)器安裝于所述第三關(guān)節(jié)上，所述第三關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)以切換所述第一末端效應(yīng)器、所述第二末端效應(yīng)器或所述第三末端效應(yīng)器面對(duì)目標(biāo)工位；所述目標(biāo)工位包括衛(wèi)星光學(xué)設(shè)備表面、太陽(yáng)電池陣表面、天線工位、推力器工位及衛(wèi)星星體表面；所述第一末端效應(yīng)器包括切割效應(yīng)器，所述第二末端效應(yīng)器包括撥動(dòng)效應(yīng)器，所述第三末端效應(yīng)器包括擦拭效應(yīng)器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種星載空間機(jī)械臂。

背景技術(shù)

衛(wèi)星在太空中，環(huán)境惡劣，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些非預(yù)期現(xiàn)象，比如太陽(yáng)能電池陣未展開(kāi)，星外熱控多層纏繞活動(dòng)部件，太陽(yáng)能電池陣指向錯(cuò)誤，光學(xué)鏡頭污染，推力器噴氣方向偏移等非預(yù)期現(xiàn)象，這些現(xiàn)象對(duì)于衛(wèi)星功能的損傷嚴(yán)重，甚至是災(zāi)難性的導(dǎo)致衛(wèi)星報(bào)廢。如果在衛(wèi)星上有一個(gè)裝置，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)衛(wèi)星星外設(shè)備的狀態(tài)，并且在部分情況下進(jìn)行維修處理，那將極大的提高衛(wèi)星的可靠性和壽命。

空間機(jī)械臂系統(tǒng)是目前空間機(jī)器人中應(yīng)用最廣和最成熟的領(lǐng)域。20世紀(jì)90年代首次實(shí)現(xiàn)在軌驗(yàn)證。到目前為止，針對(duì)空間機(jī)械臂的技術(shù)驗(yàn)證或航天器任務(wù)需求，已開(kāi)展了數(shù)百種空間機(jī)器人樣機(jī)研制或概念設(shè)計(jì)，約12種完成了在軌運(yùn)行任務(wù)或經(jīng)歷飛行。機(jī)械臂系統(tǒng)在空間建設(shè)中發(fā)揮了巨大的作用，如美國(guó)航天飛機(jī)遠(yuǎn)程操作臂、空間站遠(yuǎn)程遙操作SSRMS(2001～2009年間)、靈巧機(jī)械手SPDM(SRMS，SSRMS及SPDM由加拿大MDA公司承制)、第二代機(jī)器人航天員Robonaut2、國(guó)際空間站日本實(shí)驗(yàn)艙機(jī)械臂JEMRMS、小型空間宇航員KIROBO(2013年)。今后幾年將有更多的空間機(jī)器人進(jìn)入空間完成航天任務(wù)或演示驗(yàn)證，如歐空局的歐洲機(jī)械臂ERA及歐洲機(jī)器人Eurobot臂等。SRMS在哥倫比亞航天飛機(jī)上服役，標(biāo)志著空間機(jī)械臂真正投入空間應(yīng)用；SSRMS在空間站的組裝中發(fā)揮了重大的作用；安裝在國(guó)際空間站日本實(shí)驗(yàn)艙(JEM)上JEMRMS用作JEM的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)或支持JEM的維修服務(wù)，JEMRMS由主臂MA、小靈巧臂SFA和控制站組成。

目前機(jī)械臂系統(tǒng)的特點(diǎn)是主要用于執(zhí)行艙段組裝與對(duì)接、貨物搬運(yùn)、載荷更換、航天器巡視等任務(wù)；結(jié)構(gòu)上由關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，含5～7個(gè)自由度，由關(guān)節(jié)、臂桿、末端效應(yīng)器等組成；機(jī)械臂的操作和作業(yè)通過(guò)多關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)達(dá)到指定位置，通過(guò)末端效應(yīng)器對(duì)目標(biāo)實(shí)施作業(yè)，末端效應(yīng)器的功能根據(jù)作業(yè)需要設(shè)計(jì)；機(jī)械臂系統(tǒng)一般配視覺(jué)、六維力覺(jué)傳感器，與外界環(huán)境直接發(fā)生作用的末端效應(yīng)器部分集成傳感器相對(duì)較多；已解決空間機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、天地時(shí)延遙操作、路徑規(guī)劃、視覺(jué)測(cè)量與伺服等問(wèn)題。

但是目前的機(jī)械臂重量體積都很大，主要用于空間站或者航天飛機(jī)，無(wú)法用于衛(wèi)星；且機(jī)械臂功能相對(duì)比較單一，主要用于執(zhí)行艙段組裝與對(duì)接、貨物搬運(yùn)、航天器巡視、與航天員配合完成載荷更換等任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種星載空間機(jī)械臂，以解決現(xiàn)有的機(jī)械臂無(wú)法安裝于衛(wèi)星的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種星載空間機(jī)械臂，所述星載空間機(jī)械臂包括第一關(guān)節(jié)、第二關(guān)節(jié)、第三關(guān)節(jié)、第一末端效應(yīng)器、第二末端效應(yīng)器和第三末端效應(yīng)器，其中：

所述第一關(guān)節(jié)、所述第二關(guān)節(jié)及所述第三關(guān)節(jié)串聯(lián)，并實(shí)現(xiàn)六自由度運(yùn)動(dòng)；

所述第一末端效應(yīng)器、所述第二末端效應(yīng)器和所述第三末端效應(yīng)器安裝于所述第三關(guān)節(jié)上，所述第三關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)以切換所述第一末端效應(yīng)器、所述第二末端效應(yīng)器或所述第三末端效應(yīng)器面對(duì)目標(biāo)工位；

所述目標(biāo)工位包括衛(wèi)星光學(xué)設(shè)備表面、太陽(yáng)電池陣表面、天線工位、推力器工位及衛(wèi)星星體表面；

所述第一末端效應(yīng)器包括切割效應(yīng)器，所述第二末端效應(yīng)器包括撥動(dòng)效應(yīng)器，所述第三末端效應(yīng)器包括擦拭效應(yīng)器。