[发明专利]一种空间可展开抓捕机械手装置

说明书

本发明提供了一种空间可展开抓捕机械手装置，包括基座和多个机械手爪，机械手爪包括多个依次相连的折展单元，折展单元包括个支座、侧翻式剪叉机构与驱动机构，支座包括基板、活动板，活动板与基板之间能够产生相对滑动，侧翻式剪叉机构包括两个相同的剪叉臂，两个剪叉臂之间通过偏置的一铰接点转动连接；两个剪叉臂中靠近铰接点的一端部分别铰接至两个支座中的基板上，两个剪叉臂中远离铰接点的另一端部分别铰接至两个支座中的活动板上；驱动机构为其中一个支座中的活动板提供动力源，使其相对基板产生位移，以使得另一支座中产生侧向往复翻转。本发明具有折展性能好、便于收拢的优点，适合空间大质量非合作目标的抓取。

技术领域

本发明属于空间抓捕机器人技术领域，具体涉及一种采用单动力驱动的空间可展开抓捕机械手装置。

背景技术

空间机构操控技术是指在太空有人或无人参与的情况下，利用空间平台对特定的在轨目标进行操作，例如太空垃圾回收、碎片清理、实施空间攻防、大范围空间观测、远距离探测、非合作目标追踪与捕获、辅助变轨、故障维修、组装建造、在轨救援等相关作业的技术。

抓捕机械手是当前机器人领域的一个研究热点，传统的抓捕主要是重力环境下的抓捕，而新型的抓捕已经面向空间领域。

当前的抓捕机械手主要可以分为串联抓捕机械手、并联抓捕机械手、串并联抓捕机械手，串联机械手的特点是可形成较大的工作空间，具有高度的灵巧性，容易对不同目标实现灵巧操作，这种抓捕机构的问题是刚度较小，因而只适用于轻巧型目标的抓获；并联机构虽然克服了串联机构刚度不足的问题，但工作空间小，灵巧性差；串并联机构就是在此基础上提出来的，通常将并联机构模块串联起来形成，以提供较大的工作空间，并提供较大的刚度，然而串并联机构复杂的驱动设计让其很难真正应用到空间非合作目标的在轨维护中去。

中国专利文献201910287480.7公开了一种剪叉弯曲变胞机构机械手，每个机械手爪包括串联连接的多个变胞机构单元，每个变胞机构单元包括并联连接的多个子变胞机构单元，每个子变胞机构单元包括一个剪叉机构和一个变体剪叉机构，上述剪叉弯曲变胞机构机械手由桁架杆件组成，与传统的关节式机械手相比，质量小，结构刚度高，折叠体积小、折展比大，有利于节省运输尺寸，平面结构简单，自由度少，驱动简单，通过较少的驱动就能使机械手爪实现大范围的运动；并且，机械手爪是先进行直线展开，展开到位后再进行弯曲抓取，因此，可以对目标进行大尺度包络抓取。

中国专利文献201410056414.6公开了一种可用于抓取空间中不同形状目标的模块化机械手爪，包括前端连接装置、杆间转角限位机构、末端索杆桁架、绳索、多个定位柱和多个可扩展模块化索杆桁架；所述前端连接装置包括连接板、两个绳索轴、两个限位柱、两个安装板、两个过渡板和四个支撑板，竖直方向上位于同一侧的两个支撑板穿设有绳索轴，电机的输出轴竖向设置且与相对应的绳索轴连接；每个所述可扩展模块化索杆桁架包括两个绕绳轴、十二个摩擦阻尼金属片和六个连接杆，该现有技术中通过绳索欠驱动桁架式机械模块完成抓捕。

现有技术中的抓捕机构用于太空作业时，所存在共同的问题主要表现在没有折展性、收拢体积大、驱动复杂、难以便利的运输和存储等诸多方面。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种空间可展开抓捕机械手装置，其具有折展性能好、便于收拢的优点，适合空间大质量非合作目标的抓取。

本发明的具体技术方案如下：

一种空间可展开抓捕机械手装置，包括基座和设在基座上的多个机械手爪，多个机械手爪呈圆周阵列或相对设置地安装在基座上，机械手爪包括多个依次相连的折展单元，折展单元为平面3R1P机构，其包括：

上下设置的两个支座；

其中，支座包括基板、从基板的一侧向外延展的活动板，活动板与基板之间能够产生相对滑动；

设置在两个支座之间的侧翻式剪叉机构；