[发明专利]一种空间多肢可变构机器人

说明书

本发明提出了一种空间多肢可变构机器人，属于空间在轨变构型机器人领域。解决了针对现有大型航天器平台在轨组装、维修等空间任务需求，如何满足低成本、易部署、易维修的同时，增加机器人的灵活性、可变构性、智能化、功能可拓展性的问题。该空间多肢可变构机器人包括基体、若干机械臂、快装快换装置和末端工具，所述基体上连接有若干机械臂，每个机械臂上安装有末端工具，机械臂和基体之间、机械臂和机械臂之间、机械臂和末端工具之间均设设置有快装快换装置，用于完成结构间的快速连接。本发明具有灵活变拓扑、灵巧移动、多功能操作、多臂协同操作、组网合作等能力，将用于未来的空间各类目标物的捕获、对接、组装、维修等复杂的任务中。

技术领域

本发明属于空间在轨变构型机器人技术领域，特别是涉及一种空间多肢可变构机器人。

背景技术

随着航天技术的发展，航天器平台的发展呈现大型化趋势，未来大型航天器将包括大型空间站、空间太阳能电站、大型空间望远镜、空间资源中转站等，其规模可达千米量级，整体体积和重量将远远超过现有运载火箭的运载能力，难以采取单次发射方式一次性入轨。

目前有效的解决方案是将大型航天器进行模块化分解，采用多次发射的方式分批入轨，在轨道上进行模块化组装和开展，同时要求组装方式灵活、效率高以及可靠性强。

目前大型航天器平台的主要采用空间机械臂进行辅助对接、组装、模块转移等(如国际空间站的)，但传统的单个服务机械臂存在移动速度慢、工作范围受限、刚度低、组装效率低、功能单一且造价高等问题，无法满足未来大型航天器的在轨组装要求。因此针对未来大型航天器平台在轨组装、维修等日益复杂的空间任务需求，在满足低成本、易部署、易维修的同时，增加机器人的灵活性、可变构性、智能化、功能可拓展性是未来空间服务机器人的发展趋势。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种空间多肢可变构机器人，以解决上述背景技术中提到的问题。该空间多肢可变构机器人具有灵活变拓扑、灵巧移动、多功能操作、多臂协同操作、组网合作等能力，将用于未来的空间各类目标物的捕获、对接、组装、维修等复杂的任务中。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种空间多肢可变构机器人，包括基体、若干机械臂、快装快换装置和末端工具，所述基体上连接有若干机械臂，每个机械臂上安装有末端工具，

机械臂和基体之间、机械臂和机械臂之间、机械臂和末端工具之间均设设置有快装快换装置，用于完成结构间的快速连接。

更进一步的，末端工具闲时储存于末端工具储存槽中，工作时由快装快换装置由槽中取出合适的工具，所述末端工具集包括一号夹爪、灵巧手、螺丝刀工具、剪钳工具、喷管工具、锤头工具和锯刀工具。

更进一步的，所述快装快换装置包括包括主动连接机构和被动连接机构，所述主动连接机构和被动连接机构连接或者主动连接机构和主动连接机构连接；

所述主动连接机构包括电机支撑套筒、上部连接盘、驱动电机、锁紧检测开关、锁紧检测开关支架、主动锁紧机构下盘、一号引导槽、多个快装快换夹爪、主动锁紧机构上盘、多个T型连接螺母、螺纹丝杠、多个夹爪驱动滑块、多个滑杆和上盘卡槽；

所述电机支撑套筒内置有驱动电机，用于驱动后端的螺纹丝杠转动，螺纹丝杠的转动带动与之相配合的T型连接螺母的上下平移运动，T型连接螺母与夹爪驱动滑块通过螺钉相固连，从而带动夹爪驱动滑块在滑杆上下平移运动，夹爪驱动滑块与快装快换夹爪铰接，进而带动快装快换夹爪收缩和打开，所述上部连接盘将电机支撑套筒与主动锁紧机构下盘相连接；所述快装快换夹爪用于与被动连接机构相互作用，实现夹持抓取对接功能。

更进一步的，所述锁紧检测开关用于检测螺纹丝杠的行程，当螺纹丝杠转动，快装快换夹爪闭合时，驱动夹爪驱动滑块下移当到达导轨滑杆底部时，夹爪驱动滑块上的金属触片与锁紧检测开关接触产生电信号传输给驱动电机，驱动电机停止转动并锁紧。