[发明专利]可折展欠驱动自适应式捕获装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种捕获装置，具体涉及一种可折展欠驱动自适应式捕获装置，属于航空航天领域。

背景技术

随着航天技术的发展，太空竞争愈加激烈，越来越多的航天器被发射到太空执行各种任务。当航天器自身携带的燃料用尽或者功能单元老化失效，就会导致航天器使用寿命终结。如何提高航天器在太空轨道的生存能力，增强其控制效能是未来航天器在轨服务的难点和热点问题。远程控制和网络通信技术的发展为解决上述问题提供了可能。空间飞行器可以借助遥控操作技术提供各种在轨服务，包括在轨航天器的捕获、加注和维修更换等操作，达到延长在轨航天器的服务寿命，提高其灵活执行多种空间任务的目的。这种操作手段对于提高空间应用效率，降低系统成本都大有好处。因而从长期发展角度来看，面向在轨服务的遥控操作技术将成为我国未来探索与控制太空必不可少的一项应用技术。

卫星捕获是在轨操纵技术中不可缺少的关键技术，近年来引起世界各国的重视，如美国国防高级研究项目局的“前端机器人系统”包含三个七自由度的机械手和视觉系统，能够对目标卫星进行抓取、滚转等操作，以便对部件进行更换和在轨维修。德国的“轨道服务任务系统”能够捕获合作目标和非合作目标，并进行离轨机动或清理碎片等任务。加拿大的“太空技术设施服务飞行器”可执行天线维修、碎片捕获等任务。目前进行空间捕获采用的机器人系统，虽然具有智能化程度高、对作业任务适应能力强等优点，但是一般系统机构复杂，每个关节均为主动驱动关节，导致电机数量多、重量大，协调控制难度大，对于抓取非合作目标更是难以实现。另一方面，空间环境条件极为恶劣，高真空、大温差和强辐射环境容易引起机电系统故障，一般来说电机数量越多，系统越复杂，其可靠性越低，而过多的电机数量带来质量的增加和能源动力的巨大消耗，导致发射成本增加，影响有效载荷能力的发挥，因此空间机器人要求具有质量轻、驱动电机数量少、结构简单、可靠性高等优点。

发明内容

本发明为解决现有空间机器人质量较大、驱动电机数量较多、结构复杂、可靠性较差的问题，进而提出可折展欠驱动自适应式捕获装置。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括第一同步带轮、单指根部关节轴、第一齿轮、两指根部共用关节轴、基板、驱动组件、第二同步带轮、第一传动轴、第一轴承座和三个手指机构，基板为长方形板体，单指根部关节轴安装在基板一端上表面上，两指根部共用关节轴安装在基板另一端的上表面上，所述驱动组件安装基板的下表面上，第一传动轴通过第一轴承座安装在基板的下表面上，且第一传动轴位于单指根部关节轴的下方，第一同步带轮套装在单指根部关节轴上，第二同步带轮套装在第一传动轴上，第一同步带轮通过同步带与第二同步带轮连接，第一齿轮套装在两指根部共用关节轴的中部，第一齿轮与所述驱动组件连接，所述驱动组件通过同步带与第二同步带轮连接，单指根部关节轴安装一个所述手指机构，两个所述手指机构并排平行安装在两指根部共用关节轴上。

本发明的有益效果是：1.本发明的三关节手指机构结构相同，具有互换性，可实现模块化生产，降低制造成本和难度。

2.本发明采用了欠驱动机构，减少了电机数量，控制系统简单，实现了欠驱动机构的可控设计，对目标外形具有自适应性，能够适应非合作目标的抓取任务。

3.本发明结构简单，可靠性高，能够重复动作，无需检测抓取目标的准确位置。

4.本发明采用可调节的关节阻尼装置，能够通过调节关节阻尼，改变手指中部和顶部两个指段的先后驱动顺序，从而改变抓取策略。

5.本发明能够折叠展开，收拢体积小、收拢刚度大，便于运输、可节省发射火箭上有效载荷空间。

6.本发明所有结构都是由航天常用材料加工制造，材料资源丰富，加工工艺成熟，便于所述机构的技术实施。

7.本发明也满足其他抓取任务的基本要求，便于展开技术的推广。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是手指机构的结构示意图，图3是欠驱动机构的结构示意图，图4是本发明三个手指收起时的结构示意图，图5是本发明抓取圆柱体的结构示意图，图6是本发明抓取长方体的结构示意图。

具体实施方式