[发明专利]可折展弯曲的空间桁架抓捕机构

说明书

本发明涉及一种可折展弯曲的空间桁架抓捕系统，包括基座和安装在基座上的多个可折展弯曲的桁架机构，桁架机构包括N(N≥2)个依次相连的折展单元，折展单元包括两个相互平行设置的三角框，三角框包括一个辊轴和两个侧边；同一折展单元的两个平行侧边之间通过3R支链连接，两个平行辊轴之间通过剪叉机构连接；第n(2≤n≤N)个折展单元底部的三角框和第n‑1个折展单元顶部的三角框具有共同辊轴，第n个折展单元底部的两个侧边在弯曲驱动装置的驱动下绕共同辊轴转动，使得多个桁架机构相互靠拢；折展单元在安装于基座上的折展驱动装置的驱动下展开和折叠。本发明中，桁架机构可同时弯曲和折展，尤其适用于空间环境下大型非合作目标的抓取任务。

技术领域

本发明涉及可折展机构技术领域，具体为一种可折展弯曲的空间桁架抓捕机构。

背景技术

随着人类发射的卫星越来越多，在空间轨道上的小到由人造卫星碎片、漆片、粉尘，大到整个飞船残骸等太空垃圾也越来越多，越来越威胁着正常卫星的运转，清除这些废旧卫星等太空垃圾的技术研究也越来越迫切。一方面，在空间环境下，一般的机械臂体积太大，难于由运载火箭入轨；另一方面，由于太空垃圾体积往往很大，传统空间机械臂难以进行大型太空垃圾的抓捕操作。

中国专利申请CN201310503724.3公开了一种绳网式空间碎片抓捕与清除系统，包括发射子系统和飞网子系统，发射子系统又包括发射器、网舱、网舱盖弹射装置、缓冲装置、系绳张力控制装置和系绳切割器，飞网子系统又包括绳网和质量块；网舱盖从网舱出口弹出，绳网在网舱盖的带动下从网舱拉出；在飞网和系绳拉直瞬间，发射器工作，四个质量块按照预设的发射张角带动绳网边飞出边张开并达到张满状态，到达目标位置后网住目标，质量块控制绳网收紧网口完成目标的捕获；系绳将捕获后的目标飞行器拉离轨道后，系绳切割器切断系绳将目标飞行器与卫星平台分离。

中国专利申请CN201510246317.8公开了一种六边形空间捕获绳网，包括六根等长的加强绳和六根等长的边线绳，六根加强绳的一端共同绳结后形成中心绳结，六根加强绳以中心绳结为中心点向外呈辐射状，相邻加强绳的另一端通过边线绳连接，且每条边线绳与加强绳的交汇点均引出一条牵拉绳，加强绳与边线绳转成的区域内均设置有一个以上的网目。

绳网抓捕系统抓捕目标对象时，需要绳网将目标对象完全包覆，不适于对大型目标的抓捕，且执行抓捕时绳网容易打结或缠绕，可控性差。因此，研制一种便于由运载火箭搭载入轨且适于抓捕空间大型非合作目标的抓捕系统变得非常紧迫和必要。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种适于抓捕大型太空目标、控制灵活、抓捕可靠性高且便于由运载火箭搭载入轨的抓捕系统。

为了实现上述主要目的，本发明提供了一种可折展弯曲的空间桁架抓捕系统，包括：

基座；

多个可折展弯曲的桁架机构，呈圆形阵列分布或相对设置地安装在基座上；其中，每一桁架机构均包括N(N≥2)个依次相连的折展单元，每一折展单元均包括两个相互平行设置的三角框，该三角框包括一个辊轴和两个侧边；同一折展单元的两个平行侧边之间通过3R支链(包括两根连接杆，两根连接杆的一端相互铰接，两根连接杆的另一端分别与同一折展单元的两个平行侧边铰接)连接，两个平行辊轴之间通过剪叉机构连接；

其中，第n(2≤n≤N)个折展单元底部的三角框和第n-1个折展单元顶部的三角框具有共同辊轴；共同辊轴上套设有不可滑动的双侧铰接固定座以及可滑动的双侧铰接滑动座，双侧铰接滑动座和双侧铰接固定座均包括可绕共同辊轴转动的中空内轴、设置在中空内轴内部两端的滑动轴承、设置在中空内轴外部两端的组合轴承、以及可转动地套设在组合轴承上的外轴；内轴与两个相邻剪叉机构中的一个铰接，外轴与两个相邻剪叉机构中的另一个铰接；

其中，第n-1个折展单元顶部的侧边和第n个折展单元底部的侧边之间设置有中间弯曲驱动装置，中间弯曲驱动装置驱动第n个折展单元底部的两个侧边绕共同辊轴转动，使得桁架机构朝基座内侧弯曲；