CN101722510B - 用于空间环境的大容差柔性捕获机构 - Google Patents
用于空间环境的大容差柔性捕获机构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101722510B CN101722510B CN2009100732992A CN200910073299A CN101722510B CN 101722510 B CN101722510 B CN 101722510B CN 2009100732992 A CN2009100732992 A CN 2009100732992A CN 200910073299 A CN200910073299 A CN 200910073299A CN 101722510 B CN101722510 B CN 101722510B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ring
- catching
- rotating
- potentiometer
- catch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
用于空间环境的大容差柔性捕获机构，它涉及一种捕获机构。本发明为解决现有的捕获机构的捕获容差较小，不能满足捕获机械臂较高的精度要求的问题。本发明谐波减速器的输入端与直流无刷电机的输出端连接，直流无刷电机固装在捕获支撑筒的内壁上，小齿轮安装在谐波减速器的输出端上，小齿轮与内齿轮啮合，内齿轮与力矩传感器固接，力矩传感器与旋转环固接，固定环通过连接环与捕获支撑筒内侧壁固接，三根钢丝绳均布在固定环和旋转环的内腔中，且每根钢丝绳的一端与固定环的内壁固接，每根钢丝绳的另一端通过转轴与旋转环连接，捕获接口装置上的捕获锥与三根钢丝绳连接。本发明用于空间大容差、微重力的环境下捕获空间载荷舱。
Description
技术领域
本发明涉及一种捕获机构。
背景技术
现阶段的空间捕获机构大多采用刚性捕获原理，捕获冲击大，对捕获载体和捕获载荷都带来较大的影响，严重的时候可能对系统带来损害。而现有的捕获机构的捕获容差较小，不能满足捕获机械臂较高的精度要求。
发明内容
本发明的目的是为解决现有的捕获机构的捕获容差较小，不能满足捕获机械臂较高的精度要求的问题，提供一种用于空间环境的大容差柔性捕获机构。
本发明包括捕获接口装置和捕获装置，所述捕获装置包括直流无刷电机、谐波减速器、小齿轮、内齿轮、力矩传感器、薄壁轴承、连接环、固定环、旋转环、三根钢丝绳、转轴、捕获支撑筒、电磁制动器、限位块和两个电子限位开关，谐波减速器的输入端与直流无刷电机的输出端连接，所述直流无刷电机和谐波减速器设置在捕获支撑筒内腔的下部，且直流无刷电机固装在捕获支撑筒的内壁上，谐波减速器上的刚轮与捕获支撑筒的侧壁固接，小齿轮安装在谐波减速器的输出端上，小齿轮与内齿轮啮合，内齿轮的上端面与力矩传感器的下端面固接，力矩传感器的上端设置在薄壁轴承上的内环中心孔中，薄壁轴承上的外环设置在连接环的中心孔内，连接环的上端面与固定环固接，连接环和固定环的组件设置在捕获支撑筒内腔的上部，且连接环与捕获支撑筒侧壁固接，固定环的下端面设有旋转环安装槽，旋转环安装槽中装有旋转环，且旋转环的下端与力矩传感器的上端面固接，三根钢丝绳均布在固定环和旋转环的内腔中，且每根钢丝绳的一端与固定环的内壁固接，每根钢丝绳的另一端通过转轴与旋转环连接，捕获接口装置上的捕获锥与三根钢丝绳连接，电磁制动器设置在直流无刷电机的输入端上，旋转环的端面上设有第一限位槽，固定环的端面上设有与第一限位槽正对的第二限位槽，第一限位槽中部安装一个限位块，且限位块的顶端位于第二限位槽中，两个电子限位开关分别固装在旋转环的端面上，且分别位于第一限位槽的两端。
本发明具有以下优点：一、本发明利用捕获装置2上三根柔性钢丝绳2-10，通过旋转环2-9相对于固定环2-8的旋转实现钢丝绳的张开或闭合，进而实现空间载荷舱10的捕获；由于捕获装置2与空间载荷舱10之间存在较大容差和相对残余速度，利用本发明可实现空间载荷舱10的柔性捕获。二、利用三根钢丝绳2-10作为执行机构使得本发明具有质量小、捕获容差大、捕获冲击小等优点。三、本发明提出的大容差柔性捕获机构在空间机器人领域、空间载荷捕获领域将发挥巨大的作用。
附图说明
图1是本发明的整体结构主剖视图，图2是三根钢丝绳2-10将捕获接口装置1上的捕获锥1-2捕获缠绕状态立体图，图3是具体实施方式五的结构示意图，图4是旋转环2-9相对于固定环2-8没有角度偏移量时，三根钢丝绳2-10处于最大展开状态图，图5是旋转环2-9相对于固定环2-8处于最大角度偏移时，三根钢丝绳2-10处于最小收拢状态图，图6是旋转环2-9在未转动时，三根钢丝绳2-10相对于捕获锥1-2位置的状态图，图7是在旋转环2-9的带动下，三根钢丝绳2-10收拢并接触捕获锥1-2，位置的状态图，图8是三根钢丝绳2-10缠绕住捕获锥1-2的状态图，图9是图1的I局部放大图，图10是将捕获装置2安装于机械臂11上，捕获接口装置1安装于空间载荷舱10上的安装位置图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式包括捕获接口装置1和捕获装置2，捕获装置2包括直流无刷电机2-1、谐波减速器2-2、小齿轮2-3、内齿轮2-4、力矩传感器2-5、薄壁轴承2-6、连接环2-7、固定环2-8、旋转环2-9、三根钢丝绳2-10、转轴2-11和捕获支撑筒2-12，谐波减速器2-2的输入端与直流无刷电机2-1的输出端连接，直流无刷电机2-1和谐波减速器2-2设置在捕获支撑筒2-12内腔的下部，且直流无刷电机2-1通过连接件固装在捕获支撑筒2-12的内壁上，谐波减速器2-2上的刚轮通过连接件与捕获支撑筒2-12的侧壁固接，小齿轮2-3安装在谐波减速器2-2的输出端上，小齿轮2-3与内齿轮2-4啮合，内齿轮2-4的上端面与力矩传感器2-5的下端面固接，力矩传感器2-5的上端设置在薄壁轴承2-6上的内环中心孔中，薄壁轴承2-6上的外环设置在连接环2-7的中心孔内，连接环2-7的上端面通过连接件与固定环2-8固接，连接环2-7和固定环2-8的组件设置在捕获支撑筒2-12内腔的上部，且连接环2-7通过连接件与捕获支撑筒2-12侧壁固接，固定环2-8的下端面设有旋转环安装槽2-8-1，旋转环安装槽2-8-1中装有旋转环2-9，且旋转环2-9的下端与力矩传感器2-5的上端面固接，三根钢丝绳2-10均布在固定环2-8和旋转环2-9的内腔中，且每根钢丝绳2-10的一端与固定环2-8的内壁固接，每根钢丝绳2-10的另一端通过转轴2-11与旋转环2-9连接，捕获接口装置1上的捕获锥1-2与三根钢丝绳2-10连接。小齿轮2-3与内齿轮2-4啮合传动作为捕获三根钢丝绳2-10的传动机构；三根钢丝绳2-10具有柔性的钢丝绳作为捕获的执行机构；直流无刷电机2-1和谐波减速器2-2作为捕获的驱动机构；旋转环2-9相对于固定环2-8没有角度偏移量时，三根钢丝绳2-10处于最大展开状态，见图4和图6；当旋转环2-9随驱动机构转动并带动三根钢丝绳2-10收拢接触捕获锥1-2，在捕获锥1-2上产生接触力F，在接触力F的作用下，捕获接口装置1逐步趋近捕获装置2中央，见图7；旋转环2-9相对于固定环2-8处于最大角度偏移时，三根钢丝绳2-10处于最小收拢状态，见图5和图8。直流无刷电机2-1的型号为Kit Frameless；谐波减速器2-2的型号为HFUS-20-80-2SO；小齿轮2-3的齿数为17、模数为2；内齿轮2-4的齿数为182、模数为2；力矩传感器2-5采用由应变梁和应变片构成的力矩传感器测量捕获力的大小，实现系统的闭环控制；薄壁轴承2-6的型号为CNG120BCA1，薄壁轴承2-6增加了系统的捕获范围。
具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的捕获接口装置1包括捕获接口板1-1、捕获锥1-2、捕获法兰1-3、捕获引导灯1-4和至少三个连接销1-5，捕获锥1-2的上端与捕获法兰1-3连接，捕获法兰1-3与捕获锥1-2的组件垂直设置在捕获接口板1-1的下端，且捕获法兰1-3通过连接件与捕获接口板1-1的下端面固接，捕获引导灯1-4安装于捕获锥1-2的下端，至少三个连接销1-5均布设置在捕获接口板1-1的上端面上。捕获引导灯1-4起捕获引导作用。捕获接口装置1通过至少三个连接销1-5与载荷舱10连接。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二不同的是捕获接口装置1还增加有连接轴1-6，连接轴1-6设置在捕获法兰1-3与捕获锥1-2之间，且连接轴1-6的一端套装在捕获锥1-2上，连接轴1-6的另一端与捕获法兰1-3连接。这样设计是为了在捕获锥1-2与连接轴1-6之间形成台阶1-7，台阶1-7可以有效的防止钢丝绳脱落。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或二或三不同的是捕获装置2还增加有电磁制动器2-13，电磁制动器2-13设置在直流无刷电机2-1的输入端上。电磁制动器2-13作为捕获捕获接口装置1的锁定机构，保证在系统断电以后仍然可以保持捕获状态。电磁制动器2-13的型号为KEB COMBIPERM，电磁制动器2-13可以在捕获运动完成时，锁定整个捕获装置2，防止捕获接口装置1逃逸。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二或三相同。
具体实施方式五：结合图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式四不同的是捕获装置2还增加有限位块2-14和两个电子限位开关2-15，旋转环2-9的端面上设有第一限位槽2-9-1，固定环2-8的端面上设有与第一限位槽2-9-1正对的第二限位槽2-8-2，第一限位槽2-9-1中部安装一个限位块2-14，且限位块2-14的顶端位于第二限位槽2-8-2中，两个电子限位开关2-15分别固装在旋转环2-9的端面上，且分别位于第一限位槽2-9-1的两端。电子限位开关2-15采用型号为OMH3075的高精度霍尔传感器，具有较好的重复性。限位块2-14用以限制旋转环2-9相对于固定环2-8的旋转角度。当旋转环2-9相对于固定环2-8旋转时，首先起作用的是两端的电子限位开关2-15，在两端的电子限位开关2-15失效的情况下，限位块2-14可以继续限制旋转环2-9相对于固定环2-8的旋转，保证了系统的安全。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图9说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式五不同的是捕获装置2还增加有旋转电位计2-16、电位计轴承2-17、电位计齿轮2-18和旋转电位计支撑体2-19，旋转电位计支撑体2-19设置在内齿轮2-4的下方，且旋转电位计支撑体2-19通过连接件固装在捕获支撑筒2-12内壁上，旋转电位计2-16设置在旋转电位计支撑体2-19上，电位计齿轮2-18通过电位计轴承2-17设置在旋转电位计2-16的输入端上，电位计齿轮2-18与内齿轮2-4啮合。旋转电位计2-16的型号为ALIR17M，该型号的电位计其直线度容差可以达到±0.25％，具有较高的测量精度和重复精度。旋转电位计2-16作为捕获状态的测量装置，可以实时反应出钢丝绳的捕获位置。当内齿轮2-4带动三根钢丝绳2-10旋转的同时也带动电位计齿轮2-18旋转，通过电位计齿轮2-18带动旋转电位计2-16旋转，从而测量出三根钢丝绳2-10的转角。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。
本发明的工作原理：见图10，首先将本发明的用于空间环境的大容差柔性捕获机构上的捕获装置2安装于机械臂11的输出端上，机械臂11的固定端安装于空间工作舱12上，捕获接口装置1安装于空间载荷舱10上。当需要捕获空间漂移的空间载荷舱10时，捕获装置2在机械臂11的带动下趋近捕获接口装置1，直至捕获接口装置1上的捕获锥1-2进入捕获装置2上的捕获支撑筒2-12内腔时，开始实施捕获。捕获时，启动直流无刷电机2-1，通过谐波减速器2-2带动小齿轮2-3转动，通过内齿轮2-4带动力矩传感器2-5转动，力矩传感器2-5带动旋转环2-9转动，三根钢丝绳2-10在旋转环2-9的带动下将捕获接口装置1上的捕获锥1-2夹紧，即完成空间捕获。
Claims (4)
1.一种用于空间环境的大容差柔性捕获机构，所述捕获机构包括捕获接口装置(1)和捕获装置(2)，所述捕获装置(2)包括直流无刷电机(2-1)、谐波减速器(2-2)、小齿轮(2-3)、内齿轮(2-4)、力矩传感器(2-5)、薄壁轴承(2-6)、连接环(2-7)、固定环(2-8)、旋转环(2-9)、三根钢丝绳(2-10)、转轴(2-11)、捕获支撑筒(2-12)和电磁制动器(2-13)，谐波减速器(2-2)的输入端与直流无刷电机(2-1)的输出端连接，所述直流无刷电机(2-1)和谐波减速器(2-2)设置在捕获支撑筒(2-12)内腔的下部，且直流无刷电机(2-1)固装在捕获支撑筒(2-12)的内壁上，谐波减速器(2-2)上的刚轮与捕获支撑筒(2-12)的侧壁固接，小齿轮(2-3)安装在谐波减速器(2-2)的输出端上，小齿轮(2-3)与内齿轮(2-4)啮合，内齿轮(2-4)的上端面与力矩传感器(2-5)的下端面固接，力矩传感器(2-5)的上端设置在薄壁轴承(2-6)上的内环中心孔中，薄壁轴承(2-6)上的外环设置在连接环(2-7)的中心孔内，连接环(2-7)的上端面与固定环(2-8)固接，连接环(2-7)和固定环(2-8)的组件设置在捕获支撑筒(2-12)内腔的上部，且连接环(2-7)与捕获支撑筒(2-12)侧壁固接，固定环(2-8)的下端面设有旋转环安装槽(2-8-1)，旋转环安装槽(2-8-1)中装有旋转环(2-9)，且旋转环(2-9)的下端与力矩传感器(2-5)的上端面固接，三根钢丝绳(2-10)均布在固定环(2-8)和旋转环(2-9)的内腔中，且每根钢丝绳(2-10)的一端与固定环(2-8)的内壁固接，每根钢丝绳(2-10)的另一端通过转轴(2-11)与旋转环(2-9)连接，捕获接口装置(1)上的捕获锥(1-2)与三根钢丝绳(2-10)连接，电磁制动器(2-13)设置在直流无刷电机(2-1)的输入端上，其特征在于：所述捕获装置(2)还包括限位块(2-14)和两个电子限位开关(2-15)，旋转环(2-9)的端面上设有第一限位槽(2-9-1)，固定环(2-8)的端面上设有与第一限位槽(2-9-1)正对的第二限位槽(2-8-2)，第一限位槽(2-9-1)中部安装一个限位块(2-14)，且限位块(2-14)的顶端位于第二限位槽(2-8-2)中，两个电子限位开关(2-15)分别固装在旋转环(2-9)的端面上，且分别位于第一限位槽(2-9-1)的两端。
2.根据权利要求1所述用于空间环境的大容差柔性捕获机构，其特征在于：所述捕获接口装置(1)包括捕获接口板(1-1)、捕获锥(1-2)、捕获法兰(1-3)、捕获引导灯(1-4)和至少三个连接销(1-5)，捕获锥(1-2)的上端与捕获法兰(1-3)连接，捕获法兰(1-3)与捕获锥(1-2)的组件垂直设置在捕获接口板(1-1)的下端，且捕获法兰(1-3)与捕获接口板(1-1)的下端面固接，捕获引导灯(1-4)安装于捕获锥(1-2)的下端，至少三个连接销(1-5)均布设置在捕获接口板(1-1)的上端面上。
3.根据权利要求2所述用于空间环境的大容差柔性捕获机构，其特征在于：所述捕获接口装置(1)还包括连接轴(1-6)，连接轴(1-6)设置在捕获法兰(1-3)与捕获锥(1-2)之间，且连接轴(1-6)的一端套装在捕获锥(1-2)上，连接轴(1-6)的另一端与捕获法兰(1-3)连接。
4.根据权利要求1或2或3所述用于空间环境的大容差柔性捕获机构，其特征在于：所述捕获装置(2)还包括旋转电位计(2-16)、电位计轴承(2-17)、电位计齿轮(2-18)和旋转电位计支撑体(2-19)，旋转电位计支撑体(2-19)设置在内齿轮(2-4)的下方，且旋转电位计支撑体(2-19)固装在捕获支撑筒(2-12)内壁上，旋转电位计(2-16)设置在旋转电位计支撑体(2-19)上，电位计齿轮(2-18)通过电位计轴承(2-17)设置在旋转电位计(2-16)的输入端上，电位计齿轮(2-18)与内齿轮(2-4)啮合。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100732992A CN101722510B (zh) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | 用于空间环境的大容差柔性捕获机构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100732992A CN101722510B (zh) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | 用于空间环境的大容差柔性捕获机构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101722510A CN101722510A (zh) | 2010-06-09 |
| CN101722510B true CN101722510B (zh) | 2011-04-20 |
Family
ID=42444356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009100732992A Expired - Fee Related CN101722510B (zh) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | 用于空间环境的大容差柔性捕获机构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101722510B (zh) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102294690B (zh) * | 2011-05-12 | 2013-07-03 | 哈尔滨工业大学 | 面向空间大型机械臂和交会对接的大容差对接捕获装置 |
| CN103010491B (zh) * | 2012-11-30 | 2015-04-22 | 北京控制工程研究所 | 一种气浮台抓捕试验机械臂控制方法 |
| CN103029818B (zh) * | 2012-12-18 | 2015-10-07 | 浙江工业大学 | 一种仿生海底生物捕捞机器人 |
| FR3006673B1 (fr) * | 2013-06-07 | 2016-12-09 | Astrium Sas | Dispositif de capture d'un objet spatial comprenant un element de pression et au moins deux elements refermables sur l'objet spatial |
| CN103358325B (zh) * | 2013-06-28 | 2015-04-29 | 哈尔滨工业大学 | 基于槽轮机构的轨道工具更换器 |
| CN103331759B (zh) * | 2013-06-28 | 2015-06-10 | 哈尔滨工业大学 | 用于空间大型机械臂末端执行器的大容差捕获机构 |
| CN103386688B (zh) * | 2013-07-30 | 2015-03-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于空间机器人末端的工具更换装置 |
| CN103625656B (zh) * | 2013-12-24 | 2015-08-19 | 哈尔滨工业大学 | 一种小型航天器对接机构 |
| CN104677388A (zh) * | 2014-08-29 | 2015-06-03 | 北京精密机电控制设备研究所 | 一种用于中空结构的空间机械臂旋转关节的多圈式绝对位置检测装置 |
| CN104590591B (zh) * | 2015-01-08 | 2016-09-07 | 中北大学 | 一种新型在轨抓捕与锁紧机构 |
| CN106515852B (zh) * | 2016-12-19 | 2019-02-22 | 吉林大学 | 一种适用于操纵杆控制的全线控四轮转向转角测量系统 |
| CN106892137B (zh) * | 2017-02-21 | 2019-05-28 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | 一种空间非合作翻滚目标的大容差捕获方法及系统 |
| CN108382614B (zh) * | 2018-02-05 | 2021-04-23 | 西北工业大学深圳研究院 | 一种针对外形不确定的空间碎片外包络抓捕装置 |
| CN108263645B (zh) * | 2018-03-15 | 2020-11-10 | 哈尔滨工业大学 | 针对空间自旋目标抓捕及消旋的地面物理仿真试验系统 |
| CN109465828B (zh) * | 2018-12-11 | 2020-11-20 | 北京精密机电控制设备研究所 | 一种盘式欠驱动防锁死抱紧机构 |
| CN111017271B (zh) * | 2019-12-20 | 2021-03-26 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种航天器停泊机构 |
| CN113911406A (zh) * | 2021-10-11 | 2022-01-11 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种套索式空间捕获装置 |
-
2009
- 2009-11-30 CN CN2009100732992A patent/CN101722510B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101722510A (zh) | 2010-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101722510B (zh) | 用于空间环境的大容差柔性捕获机构 | |
| CN101722509B (zh) | 空间锁定电气连接一体化机构 | |
| AU2020299731B2 (en) | Robotic manipulator for underground coal mining | |
| KR101303760B1 (ko) | 주차 케이블의 제동력을 측정하기 위한 센서유닛 및 이를 구비하는 전자식 주차 브레이크 | |
| CN110919688B (zh) | 一种机械臂关节 | |
| US9590471B2 (en) | Rotary lifting device | |
| CA2951116C (en) | Rope hoist | |
| CN102717383B (zh) | 一种新型的六自由度力反馈装置 | |
| CN103386688B (zh) | 一种用于空间机器人末端的工具更换装置 | |
| CN103982377A (zh) | 用于旋转风力涡轮机的可旋转部件的转动装置 | |
| CN209466244U (zh) | 汽车拆解线配套用移动式机械手 | |
| CN104089618A (zh) | 无轴自标定捷联惯测组合装置 | |
| KR20130048313A (ko) | 전자제어식 주차 브레이크 | |
| CN109176497A (zh) | 一种绳传动三自由度遥操作主手 | |
| CN208902516U (zh) | 一种拉力便于控制的光缆拉伸测试装置 | |
| CN105672772B (zh) | 门锁 | |
| CN102141463A (zh) | 摇摆试验台回转机构 | |
| CN105858545A (zh) | 一种智能微型搬运机 | |
| CN107879184A (zh) | 一种废旧电缆缠绕回收装置 | |
| CN209273291U (zh) | 翻转工装 | |
| CN207087916U (zh) | 一种一体化旋转驱动执行器 | |
| CN108946382B (zh) | 柔性机架 | |
| WO2015137811A1 (en) | Modular winch | |
| CN205616499U (zh) | 带式制动装置及应用其的柔性机 | |
| CN204003301U (zh) | 定向力发生装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110420 Termination date: 20111130 |