[发明专利]一种空间机械臂末端操作器的卡盘型快速自主更换装置

摘要

一种空间机械臂末端操作器的卡盘型快速自主更换装置，主要由主动盘、被动盘和工具箱等三部分组成。工具箱用于被动盘的固定，以及驱动主动盘上的卡盘转动。卡盘转动过程中，完成主、被动盘的锁定与解锁，以实现末端操作器的自主更换。另外，主动盘上开有圆柱凸以增加与被动盘的连接刚度。三部分协同工作，构成整个自主更换装置。本发明旨在服务于在轨服务领域，用于机械臂完成多任务时各种末端操作器的更换，与现有技术相比具有结构简单、体积小、质量轻、连接刚度大；对接过程简单、可靠、快速；通用性、可扩展性等优点。

主权项

一种空间机械臂末端操作器的卡盘型快速自主更换装置，其特征在于包括主动盘（1）、被动盘（2）、工具箱（3）；所述主动盘（1）包括主动盘主体（101）、卡盘（102）、卡盘限位柱（103）、圆柱凸盘（104）、圆柱凸（105）和电气连接插头（106）；卡盘（102）上开有限位弹簧销孔（107）、卡柱锁紧孔（108）、卡柱插入孔（109）、卡盘限位槽（110）；卡盘限位柱（103）安装在主动盘主体（101）上，插入卡盘限位槽（110）中，且可以沿槽滑动；卡盘（102）通过圆柱凸盘（104）安装于主动盘主体（101）上，且卡盘（102）能够绕中心转动，卡盘限位柱（103）提供转动限位；所述被动盘（2）包括被动盘主体（201）、限位弹簧销（202）、电气连接插座（203）和卡柱（204）；被动盘主体（201）上开有固定槽（205）、圆柱凸对准孔（206）；被动盘（2）通过卡柱（204）、主动盘（1）上的卡盘（102）、圆柱凸（105）与主动盘（1）进行连接与锁定；限位弹簧销（202）对应限位弹簧销孔（107）为卡盘（102）提供锁定限位，圆柱凸对准孔（206）对应圆柱凸（105）为主动盘（1）和被动盘（2）增加连接刚度，电气连接插头（106）和电器连接插座（203）用于电气连接，卡柱插入孔（109）用于卡柱（204）的插入，卡柱锁紧孔（108）实现卡柱（204）的拔插限位；所述工具箱（3）包括工具箱基板（301）、卡盘驱动板（302）、驱动板固定柱（303）、驱动板限位块（304）、电机（305）、弹簧扭（306） 和齿轮（312）；所述工具箱基板（301）开有前弧形槽（307）、后弧形槽（308）和U型工具槽（310），U型工具槽（310）对应固定槽（205）来固定被动盘（2），前弧形槽（307）存放未被使用的被动盘（2），后弧形槽（308）存放更换过程中的被动盘（2）；卡盘驱动板（302）上开有卡盘柄槽（309）、齿条（311），卡盘柄槽（309）对应卡盘（102）的柄端，更换过程中卡盘柄插入卡盘柄槽（309）中，齿条（311）和齿轮（312）啮合，实现传动连接；电机（305）通过齿轮（312）、齿条（311）与卡盘驱动板（302）连接，通过齿轮（312）和齿条（311）驱动卡盘驱动板（302）往复运动，进而带动卡盘（102）正、反转，实现末端操作器的自主更换；工具箱（3）通过固定槽（205）、U型工具槽（310）、弹簧扭（306）将被动盘（2）固定；所述卡盘（102）正转过程中，使得多个卡柱（204）分别插入相应的多个卡柱锁紧孔（108）中，同时，多个楔形限位弹簧销（202）分别插入卡盘（102）上相应的多个限位弹簧销孔（107）中，以实现主动盘（1）和被动盘（2）的锁定；所述卡盘（102）通过反向转动，驱动多个卡柱（204）分别插入相应的多个卡柱插入孔（109）中，同时，将多个限位弹簧销（202）分别从相应的多个限位弹簧销孔（107）中挤压出来，以实现主动盘（1）和被动盘（2）的解锁；所述主动盘（1）和被动盘（2）对接时，主动盘（1）上的多个圆柱凸 （105）分别插入被动盘（2）上对应的多个圆柱凸对准孔（206）中。