[发明专利]一种欠驱动空间抓捕机构及抓捕方法

说明书

本发明公开了一种欠驱动空间抓捕机构及抓捕方法，包括球型铰链和四个分支机构，每个所述分支机构分别通过第一蜗杆与所述球型铰链连接，四个所述分支机构间隔°设置，所述球形铰链中垂直设置有两个电机，所述第一蜗杆套装在所述电机内，每个所述电机用于驱动位于同一直线上的两个所述分支机构，每个所述分支机构上设置有黏附板用于抓捕。本发明根据目标体积的大小，选择球形铰链和第二黏附板中的电机进行驱动，完成整个抓捕，根据需要开关电机，节省能源，在抓捕中，针对不同类型体积的目标体，球型铰链中的电机和第二黏附板中的电机分别开关，节省了能源,以助于增强续航能力，减少了以往抓捕过程中对控制的复杂要求，整个方法简单易实施控制。

技术领域

本发明属于航天技术领域，具体涉及一种欠驱动空间抓捕机构及抓捕方法。

背景技术

在航天领域，空间机器人在空间任务中扮演了越来越重要的角色。利用空间机器人实施空间设备维修，模块更换，加注燃料和清除空间碎片等在轨服务是未来的发展趋势。由于在轨服务需要建立在捕获服务对象的基础之上，因此抓捕机构是空间机器人执行在轨服务任务的重要部分。

抓捕机构的设计需要与被抓捕目标的特征相匹配，在空间中，目标可以大致分为两类，第一类是设计了专用被抓持机构的目标，这类目标一般为合作目标；第二类是并没有设计专门被抓持机构的目标，这类目标可以是合作目标，也可以是非合作目标，大多数在轨飞行目标属于这类目标。

针对第一类目标，现有的抓捕机构有ROTEX手爪，抓捕目标为桁架；日本的ETS-VII项目中，NASDA研制的半灵巧三指手爪，以及哈尔滨工业大学研制的TS-4卫星空间机械臂上的抓捕机构，抓捕目标都为特定的圆柱形把手；美国OE计划中抓捕机构为三个抓手，抓捕目标为卫星对接配适器。这些空间抓捕机构都是针对特定的把手或者对接器而设计的，只能抓捕一种目标，适用性不强。

针对第二类目标，即没有特定的被抓持机构，尤其是非合作目标。但是大多数在轨飞行器上都包含星箭对接环，分离螺栓，远地点发动机喷管，太阳帆板支架和太阳帆板等常见结构，这些结构的形状在国际上都比较统一，并且有足够的强度承受抓捕力。可以将这些常见结构作为抓捕目标点。现有的针对第二类目标的抓捕机构有欧空局ESS项目中抓捕远地点发动机喷管的改锥型抓捕机构。美国FREND项目的螺栓抓取器。这两种抓捕机构的共同特点是小巧简便，但是同样只能抓捕喷管这类目标，并且对抓捕控制精度要求极高，几乎很难实现对非合作目标的抓捕。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种欠驱动空间抓捕机构及抓捕方法，克服在抓捕过程中以及抓捕完成后容易使抓捕对象脱离，且其对抓捕对象的形状体积有严格适用要求的劣势。

本发明采用以下技术方案：

一种欠驱动空间抓捕机构，包括球型铰链和四个分支机构，每个所述分支机构分别通过第一蜗杆与所述球型铰链连接，四个所述分支机构间隔°设置，所述球形铰链中垂直设置有两个电机，所述第一蜗杆套装在所述电机内，每个所述电机用于驱动位于同一直线上的两个所述分支机构，每个所述分支机构上设置有黏附板用于抓捕。

进一步的，所述分支机构从左到右依次设置有第一黏附板、第二黏附板和第三黏附板，所述球型铰链通过所述第一蜗杆与所述第一黏附板连接用于传动，所述第一黏附板与所述第二黏附板连接，所述第三黏附板为欠驱动黏附板，在所述第二黏附板受到压力冲击时，向靠近所述第二黏附板侧转动。

进一步的，所述第二黏附板的左侧设置有第一连接轴，所述第一连接轴上设置有涡轮，所述涡轮通过第二蜗杆与所述第一黏附板连接。

进一步的，所述第二黏附板的右侧设置有用于连接所述第三黏附板的第二连接轴，所述第二连接轴上设置有第二传动轮，所述第一连接轴上设置有第一传动轮，所述第一传动轮和第二传动轮之间通过传送带连接。

进一步的，所述第一连接轴和第二连接轴的两端分别通过固定销与所述第二黏附板和第三黏附板固定连接。