[发明专利]基于仿生原理的多环耦合可折展多模式空间捕获机构

说明书

本发明公开了一种基于仿生原理的多环耦合可折展多模式空间捕获机构，包括闭环手爪模块和基座模块，闭环手爪模块包括六个空间闭环耦合手爪，单个空间闭环耦合手爪包括两根摆杆、四根同步折叠连杆、两个连接盖、两根立柱、两个底座、四个单边凸耳或双边凸耳；摆杆、同步折叠连杆和立柱之间首尾连接组成闭环结构，相邻两个空间闭环耦合手爪共用一根立柱和一个底座。基座模块位于闭环手爪模块的下方，由上平台、动力装置和下平台构成，对闭环手爪模块起结构支撑作用，同时为捕获机构的抓取提供动力保证闭环手爪模块的同步收拢以锁定并稳定抓取被捕获对象。本发明具有整体折展、变形抓取的特性，可进行多模式捕获，能适应多类型被捕获对象。

技术领域

本发明涉及航空航天领域中的捕获机构，尤其涉及一种基于仿生原理的多环耦合可折展多模式空间捕获机构。

背景技术

目前，随着太空探索的持续深入，目前各国普遍在研发各种空间在轨服务技术，目的在于实现空间站拼接、改善航天器运动特性、辅助变轨和太空垃圾清理等需求。

捕获机构核心是对被捕获对象进行稳定抓捕，由于被捕获对象尺寸形状各异，而现有的捕获机构结构相对固定，必须依靠相应的对接机构才能完成对接，难以适应多类型被捕获对象。因此，在轨捕获技术作为在轨服务领域里的关键技术，对于发展空间在轨维修、航天器救援和碎片清理等空间服务具有重要意义。

国内外诸多学者设计了各种类型的捕获机构。例如中国专利：空间可重构桁架式抓捕机构及其抓捕方法，专利申请号为：CN202011002301.X，该抓捕机构包括基座和两个可重构桁架式抓捕手指，每个可重构桁架式抓捕手指由对接插头、对接接口桁架单元、模块化可扩展桁架单元和直线驱动装置构成，可实现抓捕手指与基座之间对接或分离，能根据抓捕任务的不同需求选择两手指协同或两手指对接形成加长手指的方式完成抓取，然而该现有技术中的抓捕手指因不具备整体折展收拢功能导致其占用大量的空间，提高了运输的难度。又如欧空局开发的SMART-OLEV在轨捕获装置，通过远程对接环与目标物体完成对接实现在轨捕获，然而该类捕获装置必须具备对接机构并且在对接抓捕的精度方面提出了更高的要求，对于不存在特定对接机构的被捕获目标的适应性不高。例如中国专利：一种多连杆环抱式空间捕获机构，专利申请号为：CN202110180305.5，该专利利用4-URU并联机构、八杆多环耦合可折展动平台，实现目标的展开捕获、环抱收紧功能，然而其对于被捕获目标物在不同状态下的多模式捕获具有一定的局限性。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术的不足之处，本发明提出一种基于仿生原理的多环耦合可折展多模式空间捕获机构，将空间捕获机构与可展机构相结合，利用整体折展、变形抓取的特性，来满足空间在轨捕获需求，该捕获机构不需要安装配套的对接机构，降低了对接精度的要求，实现多模式姿态的空间捕获，对目标的适应性更强，提高了在轨服务的效率。

技术方案：本发明基于仿生原理的多环耦合可折展多模式空间捕获机构包括闭环手爪模块和基座模块；该闭环手爪模块包括六个结构相同的空间闭环耦合手爪、立柱和底座；相邻两个空间闭环耦合手爪共用一根立柱和一个底座，相邻两个空间闭环耦合手爪之间呈60°布置；

基座模块包括上平台、动力装置和下平台，动力装置位于上平台和下平台之间；闭环手爪模块位于基座模块的上方。

空间闭环耦合手爪包括两根摆杆、四根同步折叠连杆、两个连接盖、四个单边凸耳、两根立柱和两个底座；摆杆上端与同步折叠连杆的一端转动铰接；摆杆的下端与单边凸耳转动铰接；

连接盖两侧各铰接有1根同步折叠连杆，构成一组同步折叠连杆机构；立柱上下两端各铰接有1个单边凸耳；立柱的底部转动铰接于底座内。

两根摆杆和两根立柱之间设置有一组同步折叠连杆机构。

立柱两侧设置有一个单边凸耳和双边凸耳，单边凸耳的耳片嵌入双边凸耳的耳片之间，单边凸耳的耳片、双边凸耳的耳片、立柱三者同轴心。

单边凸耳的槽口、双边凸耳的槽口和同步折叠连杆转动铰接。