[发明专利]一种多尺寸自适应空间柔性捕获对接机构及抓捕方法

说明书

本发明涉及一种多尺寸自适应空间柔性捕获对接机构及抓捕方法，该捕获对接机构包括固定平台、平面缩放机构、三个连杆支链和三个末端抓捕手模块；三个连杆支链一端与固定平台通过虎克铰链铰接，能够相对于固定平台相互垂直的两个方向旋转，另一端与平面缩放机构一侧通过等效球关节连接，能够相对于平面缩放机构的三个方向旋转，平面缩放机构的另一侧连接末端抓捕手模块；实施抓捕前，平面缩放结构在一个平面内变形，改变末端抓捕手模块的相对位置关系，通过末端抓捕手模块对目标进行柔性捕获；完成捕获后，平面缩放机构再次变形，实现刚度锁紧，完成对目标的抓捕和对接。本发明解决了抓捕过程中角度、位置和抓捕目标大小适应性不强的问题。

技术领域

本发明涉及一种多尺寸自适应空间柔性捕获对接机构及抓捕方法，属于空间执行机构技术领域。

背景技术

针对空间合作目标或者特定目标的抓捕，国内外进行了大量的研究，在轨捕获机构设计方案主要有三种形式：利用带末端手爪工具的机械臂或触手抓起空间飞行器特定位置(如星箭对接环或预设的把手等)；利用伸缩杆捕获目标卫星的发动机喷管；利用绳网捕获系统或飞爪捕获装置捕获目标航天器，以及利用微小卫星绳网编队捕获空间目标绳网。随着空间在轨抓捕的方式和抓捕目标也不断升级，如果单纯采用类似机械臂式的刚性抓捕进行抓捕无法适应抓捕需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，克服现有技术的不足，提出一种多尺寸自适应空间柔性捕获对接机构及抓捕方法，解决抓捕过程中角度、位置和抓捕目标大小适应性不强的问题。

本发明解决技术的方案是：一种多尺寸自适应空间柔性捕获对接机构，该对接机构包括固定平台、平面缩放机构、三个连杆支链和三个末端抓捕手模块；三个连杆支链一端与固定平台通过虎克铰链铰接，能够相对于固定平台沿相互垂直的两个方向旋转，另一端与平面缩放机构一侧通过等效球关节连接，能够相对于平面缩放机构的三个方向旋转，平面缩放机构的另一侧连接末端抓捕手模块；实施抓捕前，平面缩放结构在一个平面内变形，改变末端抓捕手模块的相对位置关系，通过末端抓捕手模块对目标进行柔性捕获；完成捕获后，平面缩放机构再次变形，实现刚度锁紧，完成对目标的抓捕和对接。

所述等效球关节由一个虎克铰与旋转副代替。

所述平面缩放机构包括三个驱动关节、六根连杆和六个旋转铰链；每两根连杆之间采用驱动关节连接，两根连杆能够形成任意夹角，形成双节棍，双节棍两两之间通过旋转铰相连。

所述驱动关节采用电机驱动，减速器减速后进行两端输出，两输出端通过U型结构与一根连杆端部连接，驱动关节外部的法兰与另一根连杆端部固定连接，从而实现两根连杆形成任意夹角。

所述固定平台、末端抓捕手模块采用金属材质制成。

所述支链和连杆采用碳纤维材料制成，可以有效降低重量。

所述末端抓捕手模块包括电机、丝杠、拉杆、手爪；电机带动丝杠进行运动，丝杠的运动可以使得丝杠螺母沿轴向前后运动，丝杠螺母运动带动与之铰接的拉杆运动，拉杆牵引手爪的左右手指进行开合运动，实现抓捕过程中的抓取和释放操作。

所述虎克铰由第一虎克铰轴承座、第二虎克铰轴承座、十字轴、第一轴承、第二轴承对、第二轴承对组成，其中十字轴两个轴垂直相交，分为长轴和短轴两个轴，长轴两端通过第一轴承对与第一虎克铰轴承座相连，第一虎克铰轴承座能够绕十字轴的长轴旋转，十字轴的短轴通过第二轴承对与第二虎克铰轴承座相连，第二虎克铰轴承座可以绕十字轴的短轴旋转。

所述长轴和短轴的两端分别安装一个角度传感器，用于测量虎克铰角度信息。

一种多尺寸自适应空间柔性捕获对接机构的抓捕方法，其特征在于包括如下步骤：

s1、通过平面缩放机构的变形实现抓捕手的相对位置关系，通过末端抓捕手模块对目标进行柔性捕获；