[发明专利]一种主动捕获式航天器对接系统

权利要求书

1.一种主动捕获式航天器对接系统，其特征在于：包括被动对接系统(1)和主动对接系统(2)；被动对接系统(1)包括被动航天器(11)、2个靶标(12)和被动对接端面(13)；其中，被动航天器(11)为轴向竖直放置的柱状结构；对接端面(13)设置在被动航天器(11)的轴向底端中部；2个靶标(12)设置在被动航天器(11)轴向底端面；且2个靶标(12)对称设置在被动对接端面(13)的两侧；主动对接系统(2)包括主动航天器(21)、2个捕获装置(22)和主动对接端面(23)；其中，主动航天器(21)为轴向竖直放置的柱状结构；主动对接端面(23)设置在主动航天器(21)的轴向顶端中部；2个捕获装置(22)设置在主动航天器(21)的轴向顶端；且2个捕获装置(22)对称设置在主动对接端面(23)的两侧；被动对接系统(1)为实时飞行状态；

所述2个捕获装置(22)分别与2个靶标(12)一一对应；通过捕获装置(22)捕获对应靶标(12)实现锁死；拉动被动对接系统(1)实现与主动对接系统(2)对接；

所述捕获装置(22)包括腰关节(221)、肩关节(222)、肘关节(223)、腕关节(224)、抱爪(225)、力传感器(226)、视觉相机(227)、第一连杆(228)和第二连杆(229)；其中，腰关节(221)固定安装在主动航天器(21)的轴向顶端上表面；肩关节(222)设置在腰关节(221)的顶端；第一连杆(228)的轴向底端与肩关节(222)连接；肘关节(223)设置在第一连杆(228)的轴向顶端；第二连杆(229)的轴向底端与肘关节(223)连接；腕关节(224)设置在第二连杆(229)的轴向顶端；抱爪(225)设置在腕关节(224)的顶部；力传感器(226)固定设置在抱爪(225)的侧壁处；视觉相机(227)固定设置在抱爪(225)的侧壁处，且视觉相机(227)指向抱爪(225)方向。

2.根据权利要求1所述的一种主动捕获式航天器对接系统，其特征在于：腰关节(221)实现相对于主动航天器(21)绕z轴旋转；第一连杆(228)通过肩关节(222)实现相对于腰关节(221)绕x轴旋转；第二连杆(229)通过肘关节(223)实现相对于第一连杆(228)绕x轴旋转；抱爪(225)通过腕关节(224)实现相对于第二连杆(229)绕x轴旋转。

3.根据权利要求2所述的一种主动捕获式航天器对接系统，其特征在于：所述视觉相机(227)实现对靶标(12)的跟踪定位；所述力传感器(226)实现测量抱爪(225)的承力载荷。

4.根据权利要求3所述的一种主动捕获式航天器对接系统，其特征在于：所述对接系统的工作过程为：

主动对接系统(2)向实时移动的被动对接系统(1)靠近，当主动对接系统(2)与被动对接系统(1)的距离缩短至视觉相机(227)工作范围内时，根据视觉相机(227)对靶标(12)的跟踪定位；通过第一连杆(228)、第二连杆(229)、腰关节(221)、肩关节(222)、肘关节(223)和腕关节(224)的旋转配合，实现抱爪(225)对靶标(12)捕获；再次通过第一连杆(228)、第二连杆(229)、腰关节(221)、肩关节(222)、肘关节(223)和腕关节(224)的旋转配合，实现对主动对接系统(2)与被动对接系统(1)之间动能差的缓冲消散；通过2个捕获装置(22)旋转弯折缩短，将被动对接系统(1)缓慢拉至主动对接系统(2)的位置，最终实现被动对接端面(13)与主动对接端面(23)的对接，抱爪(225)脱离靶标(12)，对接结束。

5.根据权利要求4所述的一种主动捕获式航天器对接系统，其特征在于：所述被动对接端面(13)和主动对接端面(23)的侧壁处均设置有锁紧装置；当被动对接端面(13)与主动对接端面(23)对接完成后实现锁死。

6.根据权利要求5所述的一种主动捕获式航天器对接系统，其特征在于：当需要将主动对接系统(2)与被动对接系统(1)分离时，锁紧装置解锁；通过捕获装置(22)将主动对接系统(2)和被动对接系统(1)推开至安全距离，完成分离。