[发明专利]一种基于SMA丝驱动的空间抓捕机械手

说明书

本发明提供一种基于SMA丝驱动的空间抓捕机械手，滑杆保持架安装在驱动器机架上，多个滑杆通过多个滑杆销与滑杆保持架滑动连接，固定端和多个滑杆通过SMA丝依次连接，多个滑杆的最末端滑杆、驱动杆和偏置弹簧依次连接，导轨设置于机架下方且与输出端滑杆平行，两个直线轴承均与导轨滑动连接，其中一侧的两个直线轴承与夹持臂下表面相连，夹持臂上表面与驱动杆的下表面固定连接，两侧的夹持臂通过十字剪切铰耦合传动机构连接，十字剪切铰耦合传动机构通过固连铰链与机架固定连接；两组机械爪分别安装在两个夹持臂上。本发明的抓捕方式为平行夹持，驱动部通过SMA丝作直线驱动，充分发挥了记忆合金直线作动的特点，提高了机械手的抓捕速度以及夹紧力。

技术领域

本涉及一种空间抓捕机械手，具体地，涉及一种基于SMA丝驱动的空间抓捕机械手。

背景技术

近年来，随着空间在轨服务(在轨延寿和在轨维护等)、空间碎片清理和空间对抗技术快速发展，这些技术都在很大程度上依赖于空间非合作目标的在轨捕获技术。机械手通常是连接于机械臂末端用于抓捕空间目标的末端执行器，当前应用于空间的机械手主要可分为三种类型：刚性机械手，欠驱动机械手以及柔性机械手。目前空间应用的机械手大都采用电机、气动或液压作为驱动器，需要减速器，气泵或者液压机等一系列的附加机构，且在空间特殊环境，如真空，高低温，辐射和原子氧环境下，可能存在抓捕失效的问题。这些缺点使得机械手存在执行系统复杂、体积和重量较大、协调控制难度大、能量消耗巨大和成本过高等问题，限制了其在空间环境下的应用。

采用SMA(记忆合金)作为驱动源的机械手主要应用在微操作机械手、仿生机器人和医疗机器人领域。针对空间应用的机械手，应具有较大的捕获范围以适应不同尺寸的空间目标。清华大学闫绍泽等人公布的SMA差动弹簧驱动的机械手(专利号CN200410000722.3)采用一对SMA弹簧构成差动式驱动器以实现对不同形状和尺寸大小目标的抓取，具有较大的捕获范围。但是采用SMA弹簧作为驱动源，其输出力将大幅减小，且更难以采用通电自加热的方式作动，复位时SMA弹簧冷却速度较慢，严重降低工作效率和机械效率。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本的目的是提供一种基于SMA丝驱动的空间抓捕机械手，提供一种记忆合金丝驱动的机械手结构，进行空间非合作目标的抓取，确保其抓捕可靠性、抓捕精度以及防止目标因抓捕过程中的碰撞损坏。

本发明提供了一种基于SMA丝驱动的空间抓捕机械手，所述空间抓捕机械手包括机架、驱动部、耦合传动部和手爪部，

所述驱动部包括：驱动器机架、固定端、多根SMA丝、多个滑杆、滑杆保持架、安装在所述滑杆保持架上的多个滑杆销、驱动杆和偏置弹簧，所述驱动器机架安装在所述机架上，所述滑杆保持架安装在所述驱动器机架上，所述多个滑杆通过所述多个滑杆销与所述滑杆保持架滑动连接，所述固定端设置于所述驱动器机架的前端，所述驱动杆和所述偏置弹簧均设置于所述驱动器机架的后端，所述固定端和所述多个滑杆通过所述SMA丝依次连接，所述多个滑杆的最末端滑杆、所述驱动杆和所述偏置弹簧依次连接，所述偏置弹簧还与所述驱动器机架连接，

所述耦合传动部包括：固连铰链、十字剪切铰耦合传动机构、两个直线轴承和导轨，所述导轨设置于所述机架下方且与所述输出端滑杆平行，所述两个直线轴承均与所述导轨滑动连接，其中一侧直线轴承与所述夹持臂下表面连接，夹持臂上表面与驱动杆的下表面固定连接，所述两个夹持臂通过所述十字剪切铰耦合传动机构连接，所述十字剪切铰耦合传动机构通过所述固连铰链与所述机架固定连接；

所述手爪部包括：两个夹持臂和两组机械爪，所述两个夹持臂分别连接在所述两侧直线轴承上，所述两组机械爪分别安装在所述两个夹持臂上，且所述两组机械爪相对设置。

进一步的，所述多个滑杆包括输入端滑杆、多个上端滑杆和输出端滑杆，所述输入端滑杆与所述输出端滑杆分别位于所述驱动器机架的前后两端，所述输入端滑杆与所述固定端通过所述多根 SMA丝中的其中一根连接。