【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于衛(wèi)星在軌服務(wù)對(duì)接領(lǐng)域，涉及一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置。
技術(shù)介紹
1、近些年由于人類對(duì)太空的探索不斷深入，發(fā)射至地球軌道的衛(wèi)星不斷增多，這些衛(wèi)星都在占據(jù)地球軌道資源，再加上火箭殘骸以及太空事故產(chǎn)生的空間碎片，地球軌道資源日益緊張，因此如何利用有限的軌道資源做出更大的收益成為各國都在思考的一大問題。
2、目前軌道資源清理主要存在兩個(gè)研究方向，一是用于航天器的在軌服務(wù)，延長航天器的使用壽命；二是用于空間碎片進(jìn)行清理，以便盡可能騰出空間碎片所占據(jù)的地球軌道資源。
3、在軌服務(wù)是指針對(duì)發(fā)生故障(如太陽能帆板和通信天線展開失敗等)或燃料耗盡但其他元件仍能正常工作或需要維護(hù)及更換元件的航天器，通過在軌服務(wù)讓目標(biāo)航天器能夠繼續(xù)運(yùn)行來降低航天技術(shù)可避免成本。在軌服務(wù)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)就是空間非合作目標(biāo)捕獲技術(shù)。
4、空間非合作目標(biāo)是指沒有安裝通訊應(yīng)答機(jī)或其他傳感器的空間目標(biāo)，其他航天器不能通過發(fā)射信號(hào)等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)此類目標(biāo)的識(shí)別或定位。非合作目標(biāo)一般包括己方未安裝合作部件的衛(wèi)星、己方裝有合作部件但燃料耗盡或發(fā)生故障的衛(wèi)星、空間碎片及非己方航天器。
5、現(xiàn)有的非合作目標(biāo)捕獲及對(duì)接機(jī)構(gòu)主要由機(jī)械臂及其末端執(zhí)行器構(gòu)成的剛性捕獲器以及飛繩、飛網(wǎng)、飛矛及仿生學(xué)柔性捕獲器。柔性捕獲器可減少捕獲對(duì)接過程中的碰撞力，但柔性部件本身缺乏可控性，因此多用于空間碎片清理以及失效航天器脫軌；而剛性捕獲器存在碰撞力相對(duì)較大且無緩沖的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專
2、本專利技術(shù)解決技術(shù)的方案是：
3、一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，包括目標(biāo)星底板、3個(gè)機(jī)械臂捕獲單元、3個(gè)鎖緊單元和對(duì)接裝置安裝板；
4、其中，對(duì)接裝置安裝板為水平設(shè)置的圓形板狀結(jié)構(gòu)；3個(gè)機(jī)械臂捕獲單元和3個(gè)鎖緊單元安裝在對(duì)接裝置安裝板的上表面；目標(biāo)星底板位于機(jī)械臂捕獲單元和鎖緊單元的上方；通過3個(gè)機(jī)械臂捕獲單元實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)星底板的抓取，并將目標(biāo)星底板拖動(dòng)至鎖緊位置；通過3個(gè)鎖緊單元實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)星底板的鎖緊。
5、在上述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，所述3個(gè)機(jī)械臂捕獲單元和3個(gè)鎖緊單元相互交叉設(shè)置；3個(gè)機(jī)械臂捕獲單元和3個(gè)鎖緊單元沿周向均勻分布對(duì)接裝置安裝板上表面的外沿處。
6、在上述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，當(dāng)需要釋放目標(biāo)星底板時(shí)，3個(gè)鎖緊單元解鎖，3個(gè)機(jī)械臂捕獲單元將目標(biāo)星底板拖動(dòng)至釋放位置后，3個(gè)機(jī)械臂捕獲單元釋放目標(biāo)星底板。
7、在上述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，所述機(jī)械臂捕獲單元包括雙手指、2個(gè)四桿機(jī)構(gòu)、不完全齒輪、第五關(guān)節(jié)、第四機(jī)械臂臂桿、第四關(guān)節(jié)、第三機(jī)械臂臂桿、第三關(guān)節(jié)、第二機(jī)械臂臂桿、第二關(guān)節(jié)、第一機(jī)械臂臂桿、第一關(guān)節(jié)和機(jī)械臂底座；
8、其中，機(jī)械臂底座水平安裝在對(duì)接裝置安裝板的上表面；第一機(jī)械臂臂桿的底端通過第一關(guān)節(jié)與機(jī)械臂底座旋轉(zhuǎn)連接；第一機(jī)械臂臂桿的頂端通過第二關(guān)節(jié)與第二機(jī)械臂臂桿的底端旋轉(zhuǎn)連接；第二機(jī)械臂臂桿的頂端通過第三關(guān)節(jié)與第三機(jī)械臂臂桿的底端旋轉(zhuǎn)連接；第三機(jī)械臂臂桿的頂端通過第四關(guān)節(jié)與第四機(jī)械臂臂桿的底端旋轉(zhuǎn)連接；第四機(jī)械臂臂桿的頂端通過第五關(guān)節(jié)與不完全齒輪的底部旋轉(zhuǎn)連接；2個(gè)四桿機(jī)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置在不完全齒輪的頂部；四桿機(jī)構(gòu)與不完全齒輪旋轉(zhuǎn)連接；每個(gè)四桿機(jī)構(gòu)的頂端對(duì)應(yīng)安裝雙手指中的其中一個(gè)手指。
9、在上述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，當(dāng)機(jī)械臂捕獲單元為收縮狀態(tài)時(shí)，第四機(jī)械臂臂桿、第三機(jī)械臂臂桿、第二機(jī)械臂臂桿和第一機(jī)械臂臂桿呈w型折疊收縮；當(dāng)需要抓取目標(biāo)星底板時(shí)，第四機(jī)械臂臂桿、第三機(jī)械臂臂桿、第二機(jī)械臂臂桿和第一機(jī)械臂臂桿相互旋轉(zhuǎn)打開，實(shí)現(xiàn)伸長雙手指。
10、在上述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，機(jī)械臂捕獲單元的工作過程為：
11、當(dāng)收到抓取命令時(shí)，不完全齒輪嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)2個(gè)四桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)雙手指的兩個(gè)手指完全張開；第四機(jī)械臂臂桿、第三機(jī)械臂臂桿、第二機(jī)械臂臂桿和第一機(jī)械臂臂桿通過各關(guān)節(jié)協(xié)同旋轉(zhuǎn)展開，實(shí)現(xiàn)雙手指接近目標(biāo)星底板；
12、雙手指對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)星底板后，不完全齒輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)2個(gè)四桿機(jī)構(gòu)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，使雙手指抓取目標(biāo)星底板上的對(duì)接裝置；第四機(jī)械臂臂桿、第三機(jī)械臂臂桿、第二機(jī)械臂臂桿和第一機(jī)械臂臂桿通過各關(guān)節(jié)協(xié)同旋轉(zhuǎn)折疊，將目標(biāo)星底板拖動(dòng)至鎖緊位置；3個(gè)鎖緊單元對(duì)目標(biāo)星底板進(jìn)行鎖緊后，不完全齒輪嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)2個(gè)四桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)雙手指的兩個(gè)手指完全張開，捕獲完成。
13、在上述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，所述鎖緊單元包括主鎖鉤、自鎖桿、中間桿、電機(jī)、絲杠、基體、絲桿齒輪軸承組、微動(dòng)開關(guān)、提拉桿、限位桿、2個(gè)圓柱彈性套筒、副鎖鉤和螺母；
14、其中，電機(jī)輸出的力矩通過絲桿齒輪軸承組傳遞到絲杠上；絲杠通過軸承固定在基體上，只能軸向轉(zhuǎn)動(dòng)；螺母套裝在絲杠的外壁，且螺母與絲杠螺紋配合；主鎖鉤和副鎖鉤對(duì)稱安裝在螺母兩側(cè)；主鎖鉤與螺母之間、副鎖鉤與螺母之間均安裝有扭簧；通過絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)螺母沿豎直方向上下移動(dòng)，主鎖鉤和副鎖鉤在扭簧作用下實(shí)現(xiàn)向外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)；
15、提拉桿與絲杠平行安裝在基體一側(cè)；中間桿安裝在提拉桿同側(cè)的基體上部；中間桿上方安裝有限位桿；中間桿只能轉(zhuǎn)動(dòng)，提拉桿和限位桿只能上下移動(dòng)；自鎖桿安裝在限位桿左側(cè)的基體上部；通過復(fù)位拉簧實(shí)現(xiàn)自鎖桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；微動(dòng)開關(guān)安裝在基體，中部的提拉桿一側(cè)；當(dāng)提拉桿上下移動(dòng)時(shí)，通過觸發(fā)微動(dòng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)完成對(duì)目標(biāo)星底板的鎖緊；2個(gè)圓柱彈性套筒安裝在基體上，其中1個(gè)圓柱彈性套筒與主鎖鉤對(duì)應(yīng)連接；另1個(gè)圓柱彈性套筒與副鎖鉤對(duì)應(yīng)連接。
16、在上述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，所述中間桿與提拉桿相切配合；中間桿與限位桿相切配合；其中1個(gè)圓柱彈性套筒與主鎖鉤垂直連接；另1個(gè)圓柱彈性套筒與副鎖鉤垂直連接。
17、在上述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，所述鎖緊單元鎖緊的工作過程為：
18、當(dāng)目標(biāo)星底板達(dá)到預(yù)定捕獲位置時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠帶動(dòng)螺母向下運(yùn)動(dòng)；螺母帶動(dòng)主鎖鉤、副鎖鉤開始合攏捕目標(biāo)星底板；在主鎖鉤、副鎖鉤作用下，目標(biāo)星底板完成初步糾正；電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠使螺母繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)；目標(biāo)星底板底部的2個(gè)錐形凸臺(tái)與2個(gè)圓柱彈性套筒中錐形凹孔配合，目標(biāo)星底板姿態(tài)完成糾正；電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠使螺母繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，目標(biāo)星底板直線向下運(yùn)動(dòng)，螺母觸發(fā)凸臺(tái)與提拉桿接觸；中間桿處于水平位置，自鎖桿的豎直平面和限位桿豎直平面接觸，自鎖桿處于豎直狀態(tài)；目標(biāo)星底板在自鎖桿斜面的作用下，鎖緊力仍保持不變。
19、在上述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，所述鎖緊單元解鎖的工作過程為：接到鎖緊待接觸命令時(shí)，主鎖鉤與副鎖鉤向上運(yùn)動(dòng)，螺母向上運(yùn)動(dòng)，接觸到提拉桿上端伸出部分；在螺母向上力的作用下，提拉桿向上本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，其特征在于：包括目標(biāo)星底板(101)、3個(gè)機(jī)械臂捕獲單元(102)、3個(gè)鎖緊單元(103)和對(duì)接裝置安裝板(104)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，其特征在于：所述3個(gè)機(jī)械臂捕獲單元(102)和3個(gè)鎖緊單元(103)相互交叉設(shè)置；3個(gè)機(jī)械臂捕獲單元(102)和3個(gè)鎖緊單元(103)沿周向均勻分布對(duì)接裝置安裝板(104)上表面的外沿處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，其特征在于：當(dāng)需要釋放目標(biāo)星底板(101)時(shí)，3個(gè)鎖緊單元(103)解鎖，3個(gè)機(jī)械臂捕獲單元(102)將目標(biāo)星底板(101)拖動(dòng)至釋放位置后，3個(gè)機(jī)械臂捕獲單元(102)釋放目標(biāo)星底板(101)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，其特征在于：所述機(jī)械臂捕獲單元(102)包括雙手指(201)、2個(gè)四桿機(jī)構(gòu)(202)、不完全齒輪(203)、第五關(guān)節(jié)(204)、第四機(jī)械臂臂桿(205)、第四關(guān)節(jié)(206)、第三機(jī)械臂臂桿(207)、第三關(guān)節(jié)(208)、第二機(jī)械臂臂桿(2
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，其特征在于：當(dāng)機(jī)械臂捕獲單元(102)為收縮狀態(tài)時(shí)，第四機(jī)械臂臂桿(205)、第三機(jī)械臂臂桿(207)、第二機(jī)械臂臂桿(209)和第一機(jī)械臂臂桿(211)呈W型折疊收縮；當(dāng)需要抓取目標(biāo)星底板(101)時(shí)，第四機(jī)械臂臂桿(205)、第三機(jī)械臂臂桿(207)、第二機(jī)械臂臂桿(209)和第一機(jī)械臂臂桿(211)相互旋轉(zhuǎn)打開，實(shí)現(xiàn)伸長雙手指(201)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，其特征在于：機(jī)械臂捕獲單元(102)的工作過程為：
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，其特征在于：所述鎖緊單元(103)包括主鎖鉤(301)、自鎖桿(302)、中間桿(303)、電機(jī)(304)、絲杠(305)、基體(306)、絲桿齒輪軸承組(307)、微動(dòng)開關(guān)(308)、提拉桿(309)、限位桿(310)、2個(gè)圓柱彈性套筒(311)、副鎖鉤(312)和螺母；
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，其特征在于：所述中間桿(303)與提拉桿(309)相切配合；中間桿(303)與限位桿(310)相切配合；其中1個(gè)圓柱彈性套筒(311)與主鎖鉤(301)垂直連接；另1個(gè)圓柱彈性套筒(311)與副鎖鉤(312)垂直連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，其特征在于：所述鎖緊單元(103)鎖緊的工作過程為：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，其特征在于：所述鎖緊單元(103)解鎖的工作過程為：接到鎖緊待接觸命令時(shí)，主鎖鉤(301)與副鎖鉤(312)向上運(yùn)動(dòng)，螺母向上運(yùn)動(dòng)，接觸到提拉桿(309)上端伸出部分；在螺母向上力的作用下，提拉桿(309)向上運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)中間桿(303)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；中間桿(303)帶動(dòng)限位桿(310)向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)自鎖桿(302)在復(fù)位彈簧作用下順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)星底板(101)瞬間分離；與此同時(shí)，2個(gè)圓柱彈性套筒(311)因形變對(duì)目標(biāo)星底板(101)產(chǎn)生反作用力，目標(biāo)星底板(101)被彈射出去，進(jìn)一步分離。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，其特征在于：包括目標(biāo)星底板(101)、3個(gè)機(jī)械臂捕獲單元(102)、3個(gè)鎖緊單元(103)和對(duì)接裝置安裝板(104)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，其特征在于：所述3個(gè)機(jī)械臂捕獲單元(102)和3個(gè)鎖緊單元(103)相互交叉設(shè)置；3個(gè)機(jī)械臂捕獲單元(102)和3個(gè)鎖緊單元(103)沿周向均勻分布對(duì)接裝置安裝板(104)上表面的外沿處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，其特征在于：當(dāng)需要釋放目標(biāo)星底板(101)時(shí)，3個(gè)鎖緊單元(103)解鎖，3個(gè)機(jī)械臂捕獲單元(102)將目標(biāo)星底板(101)拖動(dòng)至釋放位置后，3個(gè)機(jī)械臂捕獲單元(102)釋放目標(biāo)星底板(101)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，其特征在于：所述機(jī)械臂捕獲單元(102)包括雙手指(201)、2個(gè)四桿機(jī)構(gòu)(202)、不完全齒輪(203)、第五關(guān)節(jié)(204)、第四機(jī)械臂臂桿(205)、第四關(guān)節(jié)(206)、第三機(jī)械臂臂桿(207)、第三關(guān)節(jié)(208)、第二機(jī)械臂臂桿(209)、第二關(guān)節(jié)(210)、第一機(jī)械臂臂桿(211)、第一關(guān)節(jié)(212)和機(jī)械臂底座(213)；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種非合作目標(biāo)衛(wèi)星大容差對(duì)接裝置，其特征在于：當(dāng)機(jī)械臂捕獲單元(102)為收縮狀態(tài)時(shí)，第四機(jī)械臂臂桿(205)、第三機(jī)械臂臂桿(207)、第二機(jī)械臂臂桿(209)和第一機(jī)械臂臂桿(211)呈w型折疊收縮；當(dāng)需要抓取目標(biāo)星底板(101)時(shí)，第四機(jī)械臂臂桿(205)、第三機(jī)械臂臂桿(207)、第二機(jī)械臂臂桿(209)和第一機(jī)械臂臂桿(211)相互旋轉(zhuǎn)打開，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：范立佳，修義，楊文濤，王躍，郭高峰，殷延鶴，張曉峰，王家煒，盧清榮，馬健，陽焱，陳紅燕，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國空間技術(shù)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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