[發明專利]一種可用于飛行器及模塊化機器人的被動對接結構

有效

• 申請號: 202010731833.0
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN112046796B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 徐坤;訾佩錦;丁希侖;田耀斌;鄧慧超
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B64G1/64
• 分類號: B64G1/64
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 冀學軍

本發明公開了一種可用于飛行器及模塊化機器人的被動對接結構，屬于機械技術領域，包括公頭和母頭進行連接；母頭表面間隔布置減重槽和卡扣滑槽，卡扣滑槽內設有拆卸滑塊，壓簧擋板和卡扣；壓簧擋板和卡扣之間安裝壓簧，卡扣來回滑動；在壓簧擋板中心開有通孔，安放限位螺釘，限位螺釘外套壓簧，與卡扣緊固連接；公頭為具有球面和圓錐面接合的頭部，進行拼接時公頭的頭部將卡扣沿卡扣滑槽被向外推，同時壓簧被壓縮；當公頭完全進入母頭后，壓簧和三個卡扣彈回，卡扣卡住公頭，摩擦自鎖實現對接機構鎖緊；拆卸時，向外拉拔三個限位螺釘，帶動三個卡扣向外滑動，拆卸滑塊卡住限位螺釘，使卡扣與公頭分離并解鎖。本發明容差大、安裝便捷、通用性好。

技術領域

本發明屬于機械技術領域，具體涉及一種可用于飛行器及模塊化機器人的被動對接結構。

背景技術

空間交會對接技術是建立永久性載人空間站、從事長期空間飛行活動、開展利用空間資源以及實行空間工業化和商業化須解決的一項關鍵技術。空間對接技術的作用主要體現在三個方面：一是為長期運行的空間設施提供服務，包括物資補給、設備回收、燃料加注和人員輪換；二是空間建筑的在軌建造和運行服務，如組裝空間、天線等；三是航天器在軌重構，實現系統優化以降低對運載能力的要求。

空間對接機構是用來實現航天器之間多次對接、保持連接與可靠分離的復雜機構，現有的空間對接機構多為主動式對接機構，涉及的技術較為復雜。

未來的空間在軌服務與維護中，可通過空間機器人對航天器進行拼接組裝，這樣可以利用被動式對接機構進行空間飛行器的拼接。采用被動式對接機構，可以使對接裝置的質量更輕，使對接的過程更為簡單，簡化對接中碰撞與機構運動的分析，從而提高對接的可靠性。

發明內容

為了簡化空間對接結構，提高對接可靠性，本發明提出了一種可用于飛行器及模塊化機器人的被動對接結構，用于航天器的對接或模塊化機器人的拼接，使其具有可重構性，并可保證拼接過程的可靠與便捷。

所述的被動對接結構，包括公頭、母頭、壓簧、壓簧擋板、卡扣、限位螺釘、拆卸滑塊、公頭底座、母頭底座。

母頭通過固定連接的母頭頭底座，公頭通過固定連接的公頭頭底座，兩者分別與待拼接的航天器或機器人模塊連接。

母頭表面沿圓周均勻布置六個凹槽，其中三個為減重槽，另外三個為卡扣滑槽，減重槽和卡扣滑槽間隔布置。

所述的每個卡扣滑槽都包括卡扣，壓簧擋板，壓簧，限位螺釘和拆卸滑塊；

具體為：在卡扣滑槽內最前方的外側設有拆卸滑塊，拆卸滑塊通過過渡配合安裝在母頭表面所開的燕尾槽中，并可在外力作用下在燕尾槽內滑動；

拆卸滑塊后方為壓簧擋板，壓簧擋板固定連接在母頭上；壓簧擋板內側壓有壓簧的一端，壓簧的另一端壓在卡扣外側，卡扣位于卡扣滑槽內側最后方，能來回滑動；在壓簧擋板中心開有通孔，用于安放限位螺釘，限位螺釘穿過壓簧擋板中心的通孔和壓簧，與卡扣外側的螺紋孔緊固連接；

所述的公頭為具有球面和圓錐面接合的頭部，進行拼接時公頭逐漸接近母頭，觸碰到母頭開口邊緣滑入或直接進入母頭內部，公頭進入母頭內部后，公頭的頭部先與三個在母頭內部環形分布的卡扣上表面相接觸，公頭繼續向下移動，卡扣沿卡扣滑槽被向外推，同時壓簧被壓縮；當公頭完全進入母頭后，被壓縮的壓簧彈回中立位并將三個卡扣彈回，卡扣下表面卡住公頭凹槽的下表面，通過公頭和卡扣的摩擦自鎖實現對接機構鎖緊；

拆卸時，向外拉拔三個限位螺釘，從而帶動三個卡扣沿卡扣滑槽向母頭外滑動，利用三個拆卸滑塊同時卡住限位螺釘的頭部，使卡扣與公頭的凹槽表面分離并解鎖。

進一步，在母頭底座通過螺釘固連強力磁鐵，可在對接時吸附公頭并能自對準；

進一步，限位螺釘在母頭外側的頭部直徑大于彈簧擋板的通孔直徑，無法穿過彈簧擋板，從而限制卡扣的位置，避免卡扣從母頭的滑槽中脫落；