[发明专利]一种主动捕获式航天器对接系统

说明书

本发明涉及一种主动捕获式航天器对接系统，属于航天器对接技术领域；包括被动对接系统和主动对接系统；被动对接系统包括被动航天器、2个靶标和被动对接端面；被动航天器为轴向竖直放置的柱状结构；对接端面设置在被动航天器的轴向底端中部；2个靶标对称设置在被动对接端面的两侧；主动对接系统包括主动航天器、2个捕获装置和主动对接端面；主动航天器为轴向竖直放置的柱状结构；主动对接端面设置在主动航天器的轴向顶端中部；2个捕获装置设置在主动航天器的轴向顶端；且2个捕获装置对称设置在主动对接端面的两侧；本发明采用一种基于主动捕获方式，通过运动机构实现对目标航天器的自主捕获和缓冲的对接系统。

技术领域

本发明属于航天器对接技术领域，涉及一种主动捕获式航天器对接系统。

背景技术

空间对接机构(亦称对接系统)可以实现空间在轨航天器之间的结构连接并保持连接使其成为一个整体，最终还能实现航天器之间的正常分离或紧急分离。所述航天器是配置为在太空中执行规定任务的运载器、飞船、卫星、舱段以及结构体等，对接系统广泛应用于空间站和空间实验室等大型航天器、舱段及设施的在轨组装、建设、补给、维修以及空间救援等领域。

要对接的一对航天器包括主动航天器和目标航天器，主动航天器接近目标航天器实现对接。例如，神舟八号、神舟九号、神舟十号载人飞船属于主动航天器，接近处在空间轨道上的天宫一号为目标航天器，通过对接系统实现对接、保持和分离。另一些情况可以是与卫星对接，并对卫星进行维护操作。

在对接开始前，主动航天器在自主导航控制的作用下，携带对接系统的主动结构，目标航天器上的被动结构，且允许在航天器之间存在一定的初始相对偏差的情况下，执行对接操作。

该对接系统提供对目标航天器的自主捕获、缓冲、校正以及拉回的功能，所述自主操作被配置为，当一对航天器接近至对接系统的工作范围内时，接下来的一系列对接任务由对接系统自主地完成。

传统周边式对接系统的捕获缓冲装置为一套复杂的机械式装置，其装配复杂度较高，体积和质量较大，对接过程伴随有较大的碰撞力。而对于传统对接系统的质量和结构特性，可能需要的成本和付出的代价较高。而且，其发生失效的可能性也会增加。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种主动捕获式航天器对接系统，采用一种基于主动捕获方式，通过运动机构实现对目标航天器的自主捕获和缓冲的对接系统。

本发明解决技术的方案是：

一种主动捕获式航天器对接系统，包括被动对接系统和主动对接系统；被动对接系统包括被动航天器、2个靶标和被动对接端面；其中，被动航天器为轴向竖直放置的柱状结构；对接端面设置在被动航天器的轴向底端中部；2个靶标设置在被动航天器轴向底端面；且2个靶标对称设置在被动对接端面的两侧；主动对接系统包括主动航天器、2个捕获装置和主动对接端面；其中，主动航天器为轴向竖直放置的柱状结构；主动对接端面设置在主动航天器的轴向顶端中部；2个捕获装置设置在主动航天器的轴向顶端；且2个捕获装置对称设置在主动对接端面的两侧；被动对接系统为实时飞行状态。

在上述的一种主动捕获式航天器对接系统，所述2个捕获装置分别与2个靶标一一对应；通过捕获装置捕获对应靶标实现锁死；拉动被动对接系统实现与主动对接系统对接。

在上述的一种主动捕获式航天器对接系统，所述捕获装置包括腰关节、肩关节、肘关节、腕关节、抱爪、力传感器、视觉相机、第一连杆和第二连杆；其中，腰关节固定安装在主动航天器的轴向顶端上表面；肩关节设置在腰关节的顶端；第一连杆的轴向底端与肩关节连接；肘关节设置在第一连杆的轴向顶端；第二连杆的轴向底端与肘关节连接；腕关节设置在第二连杆的轴向顶端；抱爪设置在腕关节的顶部；力传感器固定设置在抱爪的侧壁处；视觉相机固定设置在抱爪的侧壁处，且视觉相机指向抱爪方向。