[发明专利]一种空间机械臂在轨维修装置

说明书

技术领域

本发明属于航天技术领域，具体涉及一种空间机械臂在轨维修装置。

背景技术

空间机械臂是开展载人航天活动必不可少的工具，可以完成空间站的建造工作、航天员转移任务、舱外载荷照料任务等。目前，已经成功应用的空间机械臂有国际空间站的加拿大2臂、美国凤凰号火星探测器机械臂等。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种空间机械臂在轨维修装置，该装置能够辅助航天员进行空间机械臂关节的在轨更换，实现空间机械臂故障关节的拆除、新关节的安装，以延长空间机械臂的在轨使用寿命。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种空间机械臂在轨维修装置，包括：伸缩机构、定位环组件、丝杠传动机构及联动齿轮；

所述伸缩机构能够使位于其两端的部件发生相对位移；

所述定位环组件为两个，每个定位环组件包括两个圆环及两个快速锁紧结构；每个圆环上设有一个快速锁紧结构能够实现定位环组件的开合；在一个圆环的侧面设有与伸缩机构连接的耳片；

所述联动齿轮由两块半圆环组成一个圆环，其中，一个连接点采用联动齿轮活动销将两块半圆环活动连接，另一个连接点采用快速锁紧结构将两块半圆环连接，所述联动齿轮为内齿轮；

所述丝杠传动机构能够实现定位环组件的两个圆环的相对移动，并且在丝杠传动机构的传动轴上设有与联动齿轮啮合的小齿轮；

其连接关系如下：伸缩机构的两端分别与两个定位环组件的耳片固定连接；丝杠传动机构的两端分别固定在定位环组件的两个圆环的外圆周面，且每个定位环组件的外圆周面均布两个以上丝杠传动机构；联动齿轮同时与一个定位环组件上的两个以上丝杠传动机构的小齿轮啮合。

进一步的，所述伸缩机构包括：安装板、两个以上导向组件及两块定位环安装板；所述定位环安装板为圆弧状的条形板；所述导向组件包括：固定座、滑动轴、自润滑衬套及移动座；滑动轴的一端固定在固定座上，自润滑衬套套装在移动座的内圆周面，滑动轴的另一端与带自润滑衬套的移动座通过孔轴配合，并对滑动轴进行锁紧；两个以上导向组件的固定座分别固定在安装板相邻两个侧边的表面上；每一侧边的导向组件通过各自的移动座分别固定在两块定位环安装板的表面上。

进一步的，所述定位环组件还包括：定位环组件活动销；所述圆环由两个以上安装环组成；所述安装环为圆弧状的条形块，两个以上安装环的端面对接后形成两个相同的圆环，其中每个圆环的一个对接处均通过快速锁紧结构将相邻的两个安装环连接，其余对接处均通过定位环组件活动销将相邻的两个安装环活动连接。

进一步的，所述丝杠传动机构包括：丝杠轴，轴承座，小齿轮，丝杠螺母安装座，丝杠螺母，轴承及方形键；所述丝杠轴为外表面为阶梯型的圆柱，圆柱一端设有外螺纹，圆柱的另一端为六角形柱体；丝杠轴靠近六角形柱体的一端通过一对轴承活动连接在轴承座上，轴承的两端通过丝杠轴的轴肩及固定在轴承座端面的端盖进行轴向限位；丝杠轴的具有外螺纹的一端与丝杠螺母通过螺纹连接，丝杠螺母固定在丝杠螺母安装座上，小齿轮套装在丝杠轴中部的外圆周面，且通过方形键进行周向限位使小齿轮与丝杠轴同轴转动，通过丝杠轴的轴肩及固定在丝杠轴上的挡板对小齿轮进行轴向限位。

进一步的，所述滑动轴的外圆周面设有沿其轴向的凹槽；对滑动轴进行锁紧的方式为通过锁紧螺钉锁紧，锁紧螺钉的一端穿过移动座抵触在滑动轴的凹槽内，锁紧螺钉的另一端通过与两个螺母的旋合对滑动轴进行锁紧。

进一步的，在所述圆环的内圆周面设有与机械臂模块化关节及机械臂臂杆的接口处相配合的波浪形齿；所述耳片的表面上设有四个并列的腰形孔。

进一步的，所述快速锁紧结构包括转动销轴、锁紧螺母及转动垫片，转动垫片上设有圆形通孔及与转动垫片侧边贯通的通孔；两个以上转动销轴分别固定在对接处两侧的两个安装环上，转动垫片通过圆形通孔与最外侧的转动销轴活动连接，并以该转动销轴的轴线为中心进行旋转，当转动垫片转动到位时，转动垫片的其余的通孔与另外的转动销轴配合，并通过锁紧螺母对转动垫片进行锁紧。

进一步的，所述导向组件为四个，两个导向组件的固定座并列固定在安装板侧边的表面上，另两个导向组件的固定座也并列固定在安装板相邻侧边的表面上，且两组导向组件互相垂直；每一侧安装两个导向组件，限制了定位环安装板相对于安装板的转动自由度，使定位环安装板仅能相对于安装板前后移动。

进一步的，所述每个定位环组件的外圆周面均布丝杠传动机构的个数为三个。

进一步的，所述每个定位环组件的安装环的个数为十二个。