[發明專利]一種自適應抓捕消旋裝置

在審

• 申請號: 202011056767.8
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112298623A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 張曉東;譚春林;羅敏;王寧;王耀兵;高振良;劉永健;劉學
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: B64G4/00
• 分類號: B64G4/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 廖輝;仇蕾安

1.一種自適應抓捕消旋裝置，其特征在于，包括：底座組件、手指機構、驅動和控制組件及信息感知組件；

所述底座組件能夠自轉消旋，以減少輸入電纜(5)旋轉纏繞；底座組件外表面設置三個以上手指機構，用于捕獲抓捕目標；每個手指機構與所述驅動和控制組件相連，驅動和控制組件能夠分別對三個以上手指機構進行獨立驅動和控制，使其自適應捕獲抓捕目標；每個手指機構上設置信息感知組件，用于監測對應手指機構的轉動角度及其與抓捕目標之間的接觸力，并反饋給驅動和控制組件，用于驅動和控制組件調節手指機構抓捕的接觸力和轉動角度；其中，輸入電纜(5)用于外部電源向驅動和控制組件供電。

2.如權利要求1所述的自適應抓捕消旋裝置，其特征在于，所述底座組件包括：固定外殼(1)、旋轉軸承(2)、驅動齒輪(3)，起旋電機(4)和旋轉外殼(7)；所述固定外殼(1)的內部空腔和旋轉外殼(7)的外表面均為圓柱形，旋轉外殼(7)通過旋轉軸承(2)同軸支撐在固定外殼(1)內部，旋轉外殼(7)能夠相對固定外殼(1)轉動；所述起旋電機(4)安裝在固定外殼(1)底部，其輸出端位于旋轉外殼(7)內部且安裝有驅動齒輪(3)，驅動齒輪(3)與旋轉外殼(7)內壁面上設置的齒槽嚙合，起旋電機(4)能夠驅動旋轉外殼(7)按照預設速度相對固定外殼(1)轉動。

3.如權利要求2所述的自適應抓捕消旋裝置，其特征在于，所述底座組件還包括：滑環組件(6)，所述滑環組件(6)安裝在固定外殼(1)和旋轉外殼(7)之間，且其固定端安裝在固定外殼(1)上，旋轉端套裝在旋轉外殼(7)的外表面上，輸入電纜(5)穿過滑環組件(6)與設置在旋轉外殼(7)內部的驅動和控制組件相連。

4.如權利要求1所述的自適應抓捕消旋裝置，其特征在于，所述手指機構包括：第一導向輪(8)、轉動關節(9)、手指指節(10)和繩索(12)；

所述底座組件外表面上伸出三個以上耳板，每個耳板上通過轉動關節(9)鉸接有一節以上手指指節(10)，轉動關節(9)內安裝有與其同軸旋轉的扭轉彈簧，扭轉彈簧的扭矩作用方向與手指指節(10)的彎曲方向相反；轉動關節(9)的外圓周上設有導向槽，用于對繩索(12)導向；繩索(12)一端固定在手指機構指尖處的手指指節(10)里，另一端依次繞過所有轉動關節(9)，最后從手指機構指根處的手指指節(10)伸出，進入底座組件內部，繞過兩個以上第一導向輪(8)后固定在對應的驅動和控制組件上；其中，第一導向輪(8)設置在底座組件內部。

5.如權利要求4所述的自適應抓捕消旋裝置，其特征在于，所述手指機構還包括：第二導向輪11，每節手指指節(10)中部安裝一個以上第二導向輪11，用于對繩索(12)導向。

6.如權利要求4所述的自適應抓捕消旋裝置，其特征在于，所述驅動和控制組件包括：電機安裝座(13)、電機安裝軸承(14)、繞線輪(15)、手指驅動電機(16)和中央控制器(17)；

每個手指機構對應一個繞線輪(15)，每個繞線輪(15)固定在對應的手指驅動電機(16)輸出軸上，其中，手指驅動電機(16)輸出軸端部通過電機安裝軸承(14)支撐在電機安裝座(13)上，電機安裝座(13)固定在底座組件內部，手指驅動電機(16)能夠在中央控制器(17)的驅動指令控制下，正向或反向旋轉，帶動繞線輪(15)旋轉，使得繩索(12)相對繞線輪(15)收緊或者放松；當手指驅動電機(16)正向旋轉時，帶動繞線輪(15)收緊繩索(12)，每根手指機構會逐漸收攏；其中，中央控制器(17)固定在底座組件內部。

7.如權利要求4所述的自適應抓捕消旋裝置，其特征在于，所述信息感知組件包括：接觸力傳感器(18)、觸覺信號線(19)、關節角位移傳感器(20)、角位移信號線(21)和信號處理器(22)；

所述接觸力傳感器(18)粘貼在每節手指指節(10)的內側表面，并通過觸覺信號線(19)與信號處理器(22)相連，接觸力傳感器(18)表面受到壓力作用時，能夠產生與接觸力大小成正比的電信號，并經過觸覺信號線(19)傳輸到信號處理器(22)中；關節角位移傳感器(20)安裝在每個轉動關節(9)上，并通過角位移信號線(21)與信號處理器(22)相連，關節角位移傳感器(20)能夠讀取轉動關節(9)的轉動角度，并通過角位移信號線(21)傳輸到信號處理器(22)中；信號處理器(22)與驅動和控制組件相連，從而將接觸力傳感器(18)產生的電信號和關節角位移傳感器(20)讀取的轉動角度傳輸給驅動和控制組件，用于驅動和控制組件驅動和控制手指機構自適應捕獲抓捕目標。