[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

本發明公開了一種自適應抓捕消旋裝置，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，輸入電纜用于外部電源向驅動和控制組件供電。

技術領域

本發明涉及空間碎片捕獲技術領域，具體涉及一種自適應抓捕消旋裝置。

背景技術

空間碎片是指人類在空間活動過程中遺留在空間的廢棄物。在軌道高度500km到2000km航天器比較密集的近地球軌道中，截至2014年4月，可編目的空間物體數量尺度在100mm以上約為16655個，并且每年以5％的速度增加，這些空間碎片對正常航天器的安全產生了嚴重的威脅。對于尺寸大于100mm以上的空間碎片，由于其尺寸和質量較大，一般需要采用捕獲的形式清理。

中國專利申請CN201310503724.3(繩網式空間碎片抓捕與清除系統)公開了一種繩網式空間碎片清理系統，中國專利申請CN201210228365.0(一種基于薄壁式伸展臂的繩網展開裝置)公開了另一種繩網式的空間碎片捕獲裝置，這些繩網方式捕獲范圍大，對空間碎片的外形和尺寸適應能力強，捕獲時對捕獲航天器沖擊小；但是這些繩網方式不能重復使用，捕獲成本太高，并且抓捕完成后難以建立對捕獲目標的姿態控制，對于具有自旋運動的空間碎片，容易發生繩索纏繞的問題。

另一種方式是采用機械手的方式捕獲，中國專利申請CN106882402B(一種適用于自旋空間碎片的捕獲消旋機構)公開了一種由繩索驅動的能夠對自旋空間碎片實施捕獲并使其自旋運動停止的捕獲消旋機構，該機構能夠對自旋的空間碎片實施捕獲并使其自旋運動停止。但這種純機械式機構不能夠在捕獲過程中控制接觸力的大小，在捕獲過程中容易造成接觸沖擊力過大，對星體造成沖擊和損傷。另外，這種裝置采用聯動的欠驅動形式的手指機構，手指只能同時展開或收攏，碎片在捕獲過程中發生偏置時，容易造成捕獲目標的逃脫。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種自適應抓捕消旋裝置，能夠對空間碎片實施捕獲并能夠控制捕獲過程中的接觸力大小。

本發明的技術方案為：一種自適應抓捕消旋裝置，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，輸入電纜用于外部電源向驅動和控制組件供電。

優選地，所述底座組件包括：固定外殼、旋轉軸承、驅動齒輪，起旋電機和旋轉外殼；所述固定外殼的內部空腔和旋轉外殼的外表面均為圓柱形，旋轉外殼通過旋轉軸承同軸支撐在固定外殼內部，旋轉外殼能夠相對固定外殼轉動；所述起旋電機安裝在固定外殼底部，其輸出端位于旋轉外殼內部且安裝有驅動齒輪，驅動齒輪與旋轉外殼內壁面上設置的齒槽嚙合，起旋電機能夠驅動旋轉外殼按照預設速度相對固定外殼轉動。

優選地，所述底座組件還包括：滑環組件，所述滑環組件安裝在固定外殼和旋轉外殼之間，且其固定端安裝在固定外殼上，旋轉端套裝在旋轉外殼的外表面上，輸入電纜穿過滑環組件與設置在旋轉外殼內部的驅動和控制組件相連。

優選地，所述手指機構包括：第一導向輪、轉動關節、手指指節和繩索；