[发明专利]一种基于张力的空间系绳智能收放装置

说明书

本发明公开了一种基于张力的空间系绳智能收放装置，包括由上至下依次并列布置的系绳收放机构、排线机构和张力控制机构，张力控制机构旁并列设置有张力测量机构，张力测量机构的下方设置有系绳切断机构；系绳收放机构、排线机构、张力控制机构、张力测量机构和系绳切断机构，用于供系绳依次穿过。其解决了现有装置张力控制精度低，系绳控制模式单一，系绳摆角控制难的问题。

【技术领域】

本发明属于空间绳系系统技术领域，具体涉及一种基于张力的空间系绳智能收放装置。

【背景技术】

随着机器人技术的成熟，同时伴随着空间操作领域的发展，空间飞爪、空间飞网等空间绳系系统正逐步从理论研究领域向工程化发展。空间绳系系统对绳系收放装置具有较高的要求，需要系绳张力可大范围高精度控制，同时对系绳收放长度与收放速度均提出了较高要求。

国内外许多研究机构针对系绳收放装置进行了研究。如日本JAXA针对空间绳系系统进行了T-REX项目，其收放装置无法测量系绳上张力，且系绳收放过程中存在较大的缠绕风险。浙江大学针对空间绳系系统开发的系绳收放装置，其系绳释放时阻力较大，且没有设计排线装置，无法实现超长系绳的收放控制。哈尔滨工业大学针对绳驱并联机器人开发的系绳收放装置系绳张力需通过控制储线轮电机的扭矩间接控制，张力控制精度不高。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种基于张力的空间系绳智能收放装置，以解决现有装置张力控制精度低，系绳控制模式单一，系绳摆角控制难的问题。

本发明采用以下技术方案：一种基于张力的空间系绳智能收放装置，其特征在于，包括由上至下依次并列布置的系绳收放机构、排线机构和张力控制机构，张力控制机构旁并列设置有张力测量机构，张力测量机构的下方设置有系绳切断机构；系绳收放机构、排线机构、张力控制机构、张力测量机构和系绳切断机构，用于供系绳依次穿过；

其中，系绳收放机构上用于缠绕系绳，排线机构用于改变系绳在卷轴筒上的出绳点，张力控制机构和张力测量机构用于对系绳上的张力进行调节，系绳切断机构用于对系绳进行切断。

进一步的，系绳收放机构包括卷轴筒，其上用于缠绕系绳；卷轴筒的一端连接电磁离合器，卷轴筒的另一端设置有旋转编码器；电磁离合器旁同轴设置有收放电机，电磁离合器用于通过其开关来实现与收放电机的连接和断开；收放电机用于在与电磁离合器连接状态时，带动卷轴筒的转动。

进一步的，排线机构包括一导线支架，其上设置有供系绳通过的导线孔，导线支架用于在导轨上平移以改变系绳的位置、间接调整系绳在卷轴筒上的出绳点。

进一步的，张力控制机构包括主动轮，主动轮的一侧并列设置有压紧轮，主动轮和压紧轮相邻的外缘间隙之间用于供系绳穿过；主动轮同轴连接有张力控制电机，张力控制电机用于根据其输出扭矩来控制系绳上的张力大小；

还包括一压紧磁铁，压紧磁铁的伸缩轴连接至压紧轮的轴心位置，且伸缩轴的伸缩方向与压紧轮的轴线方向垂直；压紧磁铁用于通过控制伸缩轴的伸出、以推动压紧轮将系绳压紧在主动轮上。

进一步的，张力测量机构为三轮张力传感器。

进一步的，系绳切断机构包括环刀，环刀包括同轴连接的动刀和静刀，动刀的一端连接至冲击电磁铁，静刀为套筒结构，静刀上设置有两个用于供系绳穿过的过绳孔，动刀用于在冲击电磁铁的推动下将系绳切断。

进一步的，还包括一二维摆角测量装置，用于对系绳二维摆角进行解算。

进一步的，还包括一综合电子系统，其用于对二维摆角测量装置和张力测量装置的测量数据进行滤波，并通过板载运行的融合滤波算法，对系绳的摆角、摆角速度、张力、收放速度进行精确预测。

本发明的有益效果是：

1、本发明设计丝杠滑块组成的排线机构，避免了系绳回收时系绳排列不均和系绳塌陷的问题；