[发明专利]一种航天器用自导向大容错同构接口及其使用方法

说明书

本发明提供了一种航天器用自导向大容错同构接口及其使用方法，电机经蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮通过蜗轮键带动支撑套筒转动，支撑套筒转动首先带动内转筒转动，内转筒的运动通过啮合的导向板驱动杆、导向板推杆、转动销将导向板推出，同时，锁紧定位销由支撑套筒推出，二者均达到极限工位后，电机停止，接口对正后，电机再次启动，支撑套筒通过驱动杆带动啮合的伸缩套移动，连接键将卡住锁紧套的凹陷部，从而完成锁紧。本发明可实现航天器间对接初始偏差较大时的自导向容错对接，实现多面对接情况下的多角度的对接；接口结构简单，锁紧力大，尺寸紧凑，可满足航天器的高可靠性、大容错对接；同时控制简单，能耗低，可节约实际航天器对接的任务成本。

技术领域

本发明涉及航天器对接领域，特别涉及一种航天器同构接口。

背景技术

模块化航天器以其低成本、高可靠性、大柔性、研发周期快的特点，成为未来航天器发展的趋势。接口担负着模块化航天器物理连接与分离、通信、热交换等重要任务，是模块化航天器研究的重点。随着未来模块化航天器和空间装配技术对快换、集成、通用、高可靠、大容错的要求增加，通用性好、高度集成的完全同构对接接口，成为未来接口技术发展的重要方向。

目前最新的完全同构一体化接口方案，如“Design and Qualification of aMultifunctional Interface for Modular Satellite Systems(Martin Kortmanna，2018)”、“Concepts of active payload modules and end-effectors suitable forstandard interface for Robotic Manipulation of Payloads in Future SpaceMissions interface(Marko Jankovic， 2018)”和“Multi-Functional Interface forFlexibility and Reconfigurability of Future European Space Robotic Systems(Javier Vinals，2018)”，尽管实现了机电数热集成、多角度对接、完全同构等功能，但对接容错能力较差，当前对接容错均不超过±3 mm/5°，因此需要较高的初始对接精度，必须采用手眼视觉或臂眼视觉，增加了空间机械臂的控制难度。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种航天器用自导向大容错同构接口，使用该接口可实现不需要视觉系统配合情况下航天器间对接初始偏差较大时的自导向容错对接。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种航天器用大容错自导向同构接口，包括：导向机构、定位机构、锁紧机构、传动机构、支撑座和电机；其中，导向机构包括导向锥孔、导向板、导向板连接板、导向板推杆、导向板驱动杆和转动销、内转筒、锁紧螺纹组和导向螺纹组；定位机构包括锁紧定位销、定位销挡板和紧定螺钉；锁紧机构包括伸缩套、驱动杆和锁紧套；传动机构包括蜗轮、蜗杆、蜗轮键、支撑套筒和传动螺栓组；

所述导向机构中，导向板通过导向板连接板连接在导向锥孔上，导向锥孔形成一个圆环，导向板聚拢后形成一个锥形，锥孔压槽均布于圆环的下表面，且在圆环下表面上形成下凹台阶，导向锥孔定位孔位于导向锥孔圆环的下表面的台阶的高平面上，在每个锥孔压槽上均布若干个连接板锁紧孔；每个导向板通过导向板推杆连接在转动销上，转动销另外一端连接导向板驱动杆，导向板通过锁紧螺纹组和导向螺纹组固定在导向锥孔，驱动杆与内转筒的滑槽啮合，内转筒直径小于支撑套筒和伸缩套，并位于支撑套筒和伸缩套内，通过传动螺栓组与支撑套筒连接；