[实用新型]可折叠伸缩的空间机械臂

说明书

本实用新型涉及一种可折叠伸缩的空间机械臂，包括底座、连杆一模块、连杆二模块、连杆三模块、连杆四模块、连杆五模块、中部被动二自由度悬吊装置、连杆六模块、连杆七模块及末端被动二自由度悬吊装置，每个连杆模块均具有外壳、输出法兰及容置于外壳内部并驱动输出法兰的动力源，连杆一模块的输出法兰安装在底座上，连杆二模块的外壳与连杆一模块的外壳固接，自连杆三模块开始，各连杆模块的外壳均与前一连杆模块的输出法兰固接，连杆七模块的输出法兰上安装有末端被动二自由度悬吊装置，中部被动二自由度悬吊装置安装于连杆五模块与连杆六模块之间。本实用新型构型具有折叠功能，减小了占用空间，具有伸缩自由度，增加了作业空间。

技术领域

本实用新型属于空间机械臂领域，具体地说是一种可折叠伸缩的空间机械臂。

背景技术

随着航天事业的不断发展和对太空了解的不断深入，未来人类将在太空中完成更多的任务；由于目前科技水平的限制及严酷的太空环境，宇航员不可能完成全部太空任务。此时在执行太空任务时，空间机械臂扮演着不可替代的作用，它比宇航员更能适应微重力、高温差、高辐射太空环境的工作能力，因此它能协助或者代替宇航员完成太空任务，甚至能够完成一些对于宇航员来说比较困难的任务。空间机械臂在太空的主要任务包括空间大型部件的安装，协助宇航员完成一些空间站零部件的修复，舱外设备的维护以及空间站装配等任务。空间机械臂的应用加速了人类对于太空的探索，它不仅在太空中组件空间站的任务中发挥着不可替代的作用，而且还有效的减少了宇航员出舱作业时间，这样也大大保护了宇航员的安全。我国对于太空的探索，是伴随着神州系列飞船发生的脚步不断深入，对空间机械臂的需求也日益迫切，对于空间机械臂的研究意义十分重大。

在过去的十几年中，对空间机械臂的研究多数限于使用旋转关节和固定长度连杆来模仿人类手臂运动，根据不同的任务需求，设计不同长度的机械臂。一旦机械臂设计完成，它所具备的工作空间与能力也已定型。空间机械臂在发射阶段往往需要较小的包络空间，在空间应用阶段又需要足够大的操作范围，单一构型的空间机械臂很难满足以上需求。

实用新型内容

为了保证空间机械臂在发射阶段占用较小的包络空间，在空间应用阶段有足够大的操作空间，本实用新型的目的在于提供一种可折叠伸缩的空间机械臂。该空间机械臂具有折叠和伸缩的功能，能够同时满足上述两种需求。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型包括底座、连杆一模块、连杆二模块、连杆三模块、连杆四模块、连杆五模块、中部被动二自由度悬吊装置、连杆六模块、连杆七模块及末端被动二自由度悬吊装置，其中底座与外部基体相连，每个连杆模块均具有外壳、输出法兰及容置于外壳内部并驱动输出法兰的动力源，所述连杆一模块的输出法兰安装在所述底座上，所述连杆二模块的外壳与连杆一模块的外壳固接，自所述连杆三模块开始，各连杆模块的外壳均与前一连杆模块的输出法兰固接，所述连杆七模块的输出法兰上安装有末端被动二自由度悬吊装置，所述中部被动二自由度悬吊装置安装于连杆五模块与连杆六模块之间。

其中：所述连杆一模块、连杆二模块、连杆三模块、连杆五模块及连杆六模块均为主动旋转关节，共具有五个转动自由度，所述连杆四模块与连杆七模块均为主动伸缩关节，共具有两个伸缩自由度；所述中部被动二自由度悬吊装置及末端被动二自由度悬吊装置分别具有两个被动自由度；所述连杆二模块与连杆五模块结构相同，所述连杆三模块与连杆六模块结构相同，所述连杆四模块与连杆七模块结构相同。

所述连杆一模块包括连杆一外壳及被连杆一外壳包裹封闭在内的伺服舵机A、小齿轮轴、特氟龙圈、关节一输入法兰、大齿轮轴和连接架A，该伺服舵机A作为所述连杆一模块的关节动力源安装在连杆一外壳的内部，所述伺服舵机A的舵盘与小齿轮轴固定，该伺服舵机A上安装有连接架A，所述大齿轮轴的一端转动安装于连接架A上，另一端与所述关节一输入法兰固接，关节一输入法兰固接于底座上，该大齿轮轴上的大齿轮与所述小齿轮轴上的小齿轮啮合传动；所述连杆一外壳的一端固接有与底座密封的特氟龙圈，另一端与所述连杆二模块相连。