CN103341863B - 一种实现空间机械臂自爬行与载荷操作的末端执行器 - Google Patents

Abstract

一种实现空间机械臂自爬行与载荷操作的末端执行器，它涉及一种机械臂用末端执行器，以解决现有的欧洲机械臂和装配机械臂的末端执行器捕获与锁紧功能集成于捕获机构导致捕获容差小，以及空间站遥操作机械臂的末端执行器由于捕获机构的特征导致无法实现机械动力输出不足的问题，它包括支撑与保护装置、啮合对接装置、捕获锁紧动力驱动装置、捕获锁紧装置和动力输出驱动装置；所述捕获锁紧动力驱动装置包括输入传动机构、第六直齿轮和丝杠；所述捕获锁紧装置包括圆盘和三组捕获锁紧手指，所述动力输出驱动装置包括输出传动机构、第七直齿轮、输出传动轴、预紧弹簧和动力传动件。本发明用于空间机械臂载荷抓握。

Description

一种实现空间机械臂自爬行与载荷操作的末端执行器

技术领域

本发明涉及一种机械臂用末端执行器，具体涉及一种可实现空间机械臂自爬行与载荷操作的末端执行器，属于机器人技术领域。

背景技术

空间机械臂安装于空间平台，即可用于空间站的建设、在轨维护和日常管理等工作，又能用于载荷的捕获、搬运、更换和维修等操作，也可进行在轨卫星服务，还能实施空间大型设备的在轨装配建设如能进行空间观测设备的大型反射天线的装配等。现有空间站机械臂一般安装在固定的基座上，其可操作的空间有限。在维持机械臂结构不变的情况下，扩展机械臂可操作空间就成为了空间站机械臂的发展重要方向。传统方法是为机械臂提供可移动的基座，通过机械臂安装基座的移动实现机械臂操作空间的扩展，而这种基座移动的方式不仅实现复杂、成本高，而且基座的移动受空间站布置限制。而采用空间站机械臂爬行末端执行器可避免这些不足。末端执行器是直接用于固定空间机械臂和作用于指定载荷的机械系统，它的好坏直接影响空间机械臂爬行和载荷抓握的成败。目前，国内有关空间机械臂爬行末端执行器的研究尚属空白，国外的空间机械臂爬行方案主要有国际空间站的加拿大臂SSRMS、欧空局机械臂ERA、日本大型空间射电望远镜反射器的装配机械臂；其中欧洲臂与日本大型反射器装配机械臂两者末端执行器的捕获与锁紧功能集成于捕获机构导致捕获容差小等的缺点，而国际空间站的加拿大臂SSRMS末端执行器LEE由于捕获机构的特征导致无法实现机械动力输出的不足。

发明内容

本发明的目的是为解决现有的欧洲机械臂和装配机械臂的末端执行器捕获与锁紧功能集成于捕获机构导致捕获容差小，以及空间站遥操作机械臂的末端执行器由于捕获机构的特征导致无法实现机械动力输出不足的问题，进而提供一种实现空间机械臂自爬行与载荷操作的末端执行器。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的一种实现空间机械臂自爬行与载荷操作的末端执行器包括支撑与保护装置、啮合对接装置、捕获锁紧动力驱动装置、捕获锁紧装置和动力输出驱动装置；

所述支撑与保护装置包括盖板、支撑壳体、隔板和底板；所述支撑壳体为圆筒状壳体，盖板连接在支撑壳体的上端，底板安装在支撑壳体的下端，位于盖板和底板之间的支撑壳体的内壁面上连接有隔板；

所述啮合对接装置包括三个定位柱、三个电连接器、三个耦合齿条和三个触点开关，三个耦合齿条沿支撑壳体的周向均布安装在盖板上，盖板的上端面上沿支撑壳体的周向均布设置有三个定位柱、三个电连接器和三个触点开关；

所述捕获锁紧动力驱动装置、捕获锁紧装置和动力输出驱动装置均设置在支撑壳体内；

所述捕获锁紧动力驱动装置包括输入传动机构、第六直齿轮和丝杠，所述丝杠为空心丝杠，丝杠沿支撑壳体轴线设置，且丝杠的上端与盖板转动连接，丝杠的下端与隔板转动连接，输入传动机构安装在隔板上，且输入传动机构的输出端位于隔板与底板之间，第六直齿轮固定安装在丝杠的下端，输入传动机构的输出端与第六直齿轮传动连接；

所述捕获锁紧装置包括圆盘和三组捕获锁紧手指，每组捕获锁紧手指包括捕获爪、联动轴、导向柱、两个锁紧爪、两个锁紧轮、两个连杆和两个弹簧，圆盘的外圆周壁上均布设置有三组捕获锁紧手指，捕获爪包括L形爪段和连接段，L形爪段的长边与连接段连接且二者一体制成，形爪段和连接段上开设有连通的导向孔，连接段与圆盘转动连接，L形爪段的短边穿出盖板，L形爪段的短边的端面上设置有导向槽，导向柱水平穿过导向孔，且导向柱能在导向孔内滑动，导向柱的两端与支撑壳体连接，每个捕获爪的两侧各设置有一个锁紧爪，锁紧爪为L形锁紧爪，锁紧爪的短边伸出支撑壳体外并指向L形爪段的短边，每个锁紧爪的长边与相应的导向柱转动连接，每个锁紧爪的短边上安装有锁紧轮，每个锁紧爪的长边的下端与一个连杆通过铰链转动连接，每个捕获爪与相对应的每一所述连杆通过联动轴连接，每个锁紧爪的长边的下端与盖板之间连接有一个弹簧，L形爪段的长边上设置有一个卡槽，卡槽用于卡合压紧联动轴；输入传动机构驱动第六直齿轮带动丝杠转动，转化为圆盘的上下直线移动；

所述动力输出驱动装置包括输出传动机构、第七直齿轮、输出传动轴、预紧弹簧和动力传动件，输出传动机构与输入传动机构分别设置在丝杠的两侧，输出传动机构固定安装在隔板上，且输出传动机构的输出端位于隔板和底板之间，输出传动机构的输出端与第七直齿轮传动连接，输出传动轴通过轴承安装在丝杠内，第七直齿轮固定安装在输出传动轴的下端，输出传动轴的上部沿输出传动轴的轴向安装有预紧弹簧，动力传动件插装在输出传动轴的上端，动力传动件的下端顶靠在预紧弹簧上。

本发明相比现有技术的有益效果是：一、本发明的捕获锁紧装置设计合理，结构简单，采用三组捕获锁紧手指(捕获爪和锁紧爪)以及连杆原理，具有捕获容差大(位置容差，三轴：±15mm；姿态容差(三轴：±5°)、捕获预载大(预载可达12000N)的特点，还兼容了LEE将捕获与锁紧的功能与机构分离带了大的捕获容差等优点；二、本发明的支撑与保护装置结构设计合理，稳定可靠，可为目标适配器提供刚性连接，为空间站机械臂提供足够刚度和强度的支撑；三、啮合对接装置能为本发明的末端执行器与目标适配器之间提供无应力条件下的电气连接，以保证两者之间的电源、数据和信号的传递；四、本发明捕获分为预紧和锁紧两步，对接捕获过程更安全；五、本发明的捕获锁紧装置的拉爪张合速度可控，可减小捕获过程中的碰撞，即实现软捕获；六、本发明设计了动力输出驱动装置，具有动力输出功能，可在末端执行器捕获目标适配器后为目标适配器提供动力输出能力，并且动力输出具有一定容差能力；七、本发明结构紧凑、质量适中，使用了齿轮传动和安装的方式合理布置末端执行器内部空间，有效地提高了传动性能和捕获的稳定可靠性；本发明有效地克服了现有的欧洲机械臂和装配机械臂的末端执行器捕获与锁紧功能集成于捕获机构导致捕获容差小，以及空间站遥操作机械臂的末端执行器由于捕获机构的特征导致无法实现机械动力输出的不足的问题。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图，图2是本发明的剖面结构示意图，图3是输入传动机构的主剖视结构示意图，图4是输出传动机构的主剖视结构示意图，图5是手动输入装置的主剖视结构示意图，图6是第七直齿轮、输出传动轴、预紧弹簧和动力传动件连接的主剖视结构示意图，图7是捕获锁紧装置的立体机构示意图(其中一组捕获锁紧手指未画出)，图8是捕获爪的主视结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图8说明本实施方式，本实施方式的一种实现空间机械臂自爬行与载荷操作的末端执行器包括支撑与保护装置、啮合对接装置、捕获锁紧动力驱动装置、捕获锁紧装置和动力输出驱动装置；

所述支撑与保护装置包括盖板A1、支撑壳体A2、隔板A4和底板A3；所述支撑壳体A2为圆筒状壳体，盖板A1连接在支撑壳体A2的上端，底座A3安装在支撑壳体A2的下端，位于盖板A1和底板A3之间的支撑壳体A2的内壁面上连接有隔板A4；

所述啮合对接装置包括三个定位柱B1、三个电连接器B2、三个耦合齿条B3和三个触点开关B4，三个耦合齿条B3沿支撑壳体A2的周向均布安装在盖板A1上，盖板A1的上端面上沿支撑壳体A2的周向均布设置有三个定位柱B1、三个电连接器B2和三个触点开关B4；

所述捕获锁紧动力驱动装置、捕获锁紧装置和动力输出驱动装置均设置在支撑壳体A2内；

所述捕获锁紧动力驱动装置包括输入传动机构C1、第六直齿轮C2和丝杠C3，所述丝杠C3为空心丝杠，丝杠C3沿支撑壳体A2轴线设置，且丝杠C3的上端与盖板A1转动连接，丝杠C3的下端与隔板A4转动连接，输入传动机构C1安装在隔板A4上，且输入传动机构C1的输出端位于隔板A4与底板A3之间，第六直齿轮C2固定安装在丝杠C3的下端，输入传动机构C1的输出端与第六直齿轮C2传动连接；

所述捕获锁紧装置包括圆盘D7和三组捕获锁紧手指，每组捕获锁紧手指包括捕获爪D5、联动轴D4、导向柱D6、两个锁紧爪D1、两个锁紧轮D2、两个连杆D3和两个弹簧D8，圆盘D7的外圆周壁上均布设置有三组捕获锁紧手指，捕获爪D5包括L形爪段D5-4和连接段D5-5，L形爪段D5-4的长边与连接段D5-5连接且二者一体制成，L形爪段D5-4和连接段D5-5上开设有连通的导向孔D5-1，连接段D5-5与圆盘D7转动连接，L形爪段D5-4的短边穿出盖板A1，L形爪段D5-4的短边的端面上设置有导向槽D5-3，导向柱D6水平穿过导向孔D5-1，且导向柱D6能在导向孔D5-1内滑动，导向柱D6的两端与支撑壳体A2连接，每个捕获爪D5的两侧各设置有一个锁紧爪D1，锁紧爪D1为L形锁紧爪，锁紧爪D1的短边伸出支撑壳体A2外并指向L形爪段D5-4的短边，每个锁紧爪D1的长边与相应的导向柱D6转动连接，每个锁紧爪D1的短边上安装有锁紧轮D2，每个锁紧爪D1的长边的下端与一个连杆D3通过铰链转动连接，每个捕获爪D5与相对应的每一所述连杆D3通过联动轴D4连接，每个锁紧爪D1的长边的下端与盖板A1之间连接有一个弹簧D8，L形爪段D5-4的长边上设置有一个卡槽D5-2，卡槽D5-2用于卡合压紧联动轴D4；

所述动力输出驱动装置包括输出传动机构E1、第七直齿轮E2、输出传动轴E3、预紧弹簧E4和动力传动件E5，输出传动机构E1与输入传动机构C1分别设置在丝杠C3的两侧，输出传动机构E1固定安装在隔板A4上，且输出传动机构E1的输出端位于隔板A4和底板A3之间，输出传动机构E1的输出端与第七直齿轮E2传动连接，输出传动轴E3通过轴承安装在丝杠C3内，第七直齿轮E2固定安装在输出传动轴E3的下端，输出传动轴E3的上部沿输出传动轴E3的轴向安装有预紧弹簧E4，动力传动件E5插装在输出传动轴E3的上端，动力传动件E5的下端顶靠在预紧弹簧E4上。

本实施方式所述啮合对接装置用于本发明的末端执行器与捕获接口之间进行啮合对接过程中的粗对齐、精密对齐、电连接和啮合对接完成指示，保证末端执行器与捕获接口之间能安全可靠地进行电源、视频、信号和数据的传输。

本实施方式末端执行器接到指令后，输入传动机构C1驱动第六直齿轮C2带动丝杠C3转动，转化为圆盘D7的上下直线移动，圆盘D7带动三组捕获锁紧手指共同上下移动，捕获爪D5在置于导向孔D5-1内的导向柱D6的约束导向作用下实现张合，锁紧爪D1在弹簧和导向柱D6的作用下张合，捕获爪D5与圆盘D7通过螺钉转动连接；锁紧的工作原理是捕获爪D5的向下移动，捕获爪D5和锁紧爪D1张开状态逐渐变为合拢状态，弹簧D8由压缩状态变为拉伸状态，待捕获爪D5下行至导向柱D6位于L形爪段的长边的导向孔D5-1内时，捕获爪完成捕获运动，并在完成捕获运动过程中由导向槽D5-3与捕获目标接触实现将捕获目标对中功能，捕获爪D5继续下行时，卡槽D5-2卡合压紧联动轴D4，进而带动锁紧爪D1转动，锁紧爪D1上的锁紧轮D2在转动的作用下对捕获接口的弹性原件施加压力，形成弹性元件的形变载荷，完成末端执行器与捕获接口的锁紧预载、刚性连接，完成锁紧运动，锁紧的作用是解放捕获拉爪，减少丝杠的受力。

本实施方式的动力传动件E5提供标准啮合接口，动力传动件E5可通过螺钉E6定位安装在输出传动轴E3上，连接使用方便；预紧弹簧E4提供啮合预紧，当末端执行器与捕获接口啮合锁紧完成后，收到指令后，输出传动机构E1驱动第七直齿轮E2进而带动动力传动件E5(动力传动件可选用力矩扳手)动力输出。本实施方式的丝杠C3优选用滚珠丝杠。

具体实施方式二：结合图2-图3说明本实施方式，本实施方式所述输入传动机构C1包括输入电机C1-0、第一直齿轮C1-71、第二直齿轮C1-72、第三直齿轮C1-73、第四直齿轮C1-74、第五直齿轮C1-75，第一连接件C1-8和第一齿轮轴C1-13，输入电机C1-0的传动轴C1-5竖向设置，传动轴C1-5上固定安装有第一直齿轮C1-71，第二直齿轮C1-72安装在第一齿轮轴C1-13上且二者转动连接，第一齿轮轴C1-13固定安装在输入电机C1-0的第一壳体C1-1上，第三直齿轮C1-73安装在传动轴C1-5上且二者转动连接，第一直齿轮C1-71与第二直齿轮C1-72啮合，第二直齿轮C1-72通过第一连接件C1-8与第四直齿轮C1-74传动连接，第四直齿轮C1-74与第三直齿轮C1-73啮合，第五直齿轮C1-75穿过传动轴C1-5且与第三直齿轮C1-73固定连接，第五直齿轮C1-75与第六直齿轮C2啮合。

本实施方式的输入传动机构C1通过电机C1-0驱动传动轴C1-5转动，动力依次通过一级齿轮组C1-71与C1-72、二级齿轮组C1-73与C1-74、三级传动齿轮C1-75作为末端执行器的捕获装置的动力驱动，采用多级齿轮同轴安装的方式合理布置内部空间，结构简单，设计合理，运行稳定可靠。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述输入传动机构C1还包括第一失电制动器C1-14，第一失电制动器C1-14分别与第一壳体C1-1和传动轴C1-5连接。本实施方式的传动轴C1-5的尾部设置第一失电制动器C1-14，第一失电制动器C1-14能为本发明的末端执行器在断电情况下提供紧急制动，避免事故的发生或零部件的损毁。其它与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图4和图6说明本实施方式，本实施方式所述输出传动机构E1包括输出电机E1-0、第八直齿轮E1-71、第九直齿轮E1-72、第十直齿轮E1-73、第十一直齿轮E1-74、第十二直齿轮E1-75、第十三直齿轮E1-76、第十四直齿轮E1-77、第二连接件E1-8和第二齿轮轴E1-9，输出电机E1-0的输出轴E1-5竖向设置，输出轴E1-5上固定安装有第八直齿轮E1-71，第八直齿轮E1-71与第九直齿轮E1-72啮合，第九直齿轮E1-72与第十直齿轮E1-73固定连接且二者均固定安装在第二齿轮轴E1-9上，第二齿轮轴E1-9安装在输出电机E1-0的壳体E1-1上且二者转动连接，第十直齿轮E1-73与第十一直齿轮E1-74啮合，第十一直齿轮E1-74安装在输出轴E1-5上，且二者转动连接，第十一直齿轮E1-74通过第二连接件E1-8与第十二直齿轮E1-75传动连接，第十二直齿轮E1-75与第十三直齿轮E1-76啮合，第十三直齿轮E1-76安装在第二齿轮轴E1-9上且二者转动连接，第十四直齿轮E1-77穿过第二齿轮轴E1-9且与第十三直齿轮E1-76固定连接，第十四直齿轮E1-77与第七直齿轮E2啮合。本实施方式的输出传动机构E1通过电机E1-0驱动输出轴E1-5转动，动力依次通过一级齿轮组E1-71与E1-72、二级齿轮组E1-73与E1-74、三级齿轮组E1-75与E1-76和四级传动齿轮E1-77作为末端执行器的捕获装置的动力驱动，采用多级齿轮同轴安装的方式合理布置内部空间，结构简单，设计合理，运行稳定可靠。其它与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述输出传动机构E1还包括第二失电制动器E14，第二失电制动器E14分别与第二壳体E1-1和输出轴E1-5连接。本实施方式的输出轴E1-5的尾部设置第二失电制动器E1-14，第二失电制动器E1-14能为本发明的末端执行器在断电情况下提供紧急制动，避免事故的发生或零部件的损毁。其它与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图2和图5说明本实施方式，本实施方式所述末端执行器还包括手动输入装置F，所述手动输入装置F包括壳体F1、输入轴F2和第二锥齿轮F5，壳体F1与支撑壳体A2连接，输入轴F2与壳体F1转动连接，输入轴F2穿过支撑壳体A2，位于支撑壳体A2内的输入轴F2的端部安装有第二锥齿轮F5；所述输入传动机构C1还包括第一锥齿轮C1-9，第一锥齿轮C1-9穿过传动轴C1-5并位于第三直齿轮C1-73和第五直齿轮C1-75之间，且第一锥齿轮C1-9与第三直齿轮C1-73固定连接，第二锥齿轮F5与第一锥齿轮C1-9啮合。本实施方式的手动输入装置能在紧急条件下为末端执行器提供手动应急解锁功能，通过手动旋转输入轴F2，经过第二锥齿轮F5、第一锥齿轮C1-9和传动齿轮C1-75的传动，实现与捕获驱动装置C1同样的动力驱动能力；输入轴可采用六角螺栓。其它与具体实施方式二相同。

具体实施方式七：结合图2-图4说明本实施方式，本实施方式所述第一直齿轮C1-71的齿数小于第二直齿轮C1-72的齿数，第四直齿轮C1-74的齿数小于第三直齿轮C1-73的齿数，第五直齿轮C1-75的齿数小于第六直齿轮C2的齿数；第八直齿轮E1-71的齿数小于第九直齿轮E1-72的齿数，第十直齿轮E1-73的齿数小于第十一直齿轮E1-74的齿数，第十二直齿轮E1-75的齿数小于第十三直齿轮E1-76的齿数，第十四直齿轮E1-77的齿数小于第七直齿轮E2的齿数。如此设置，输入传动机构C1的输出具有较小的传动比，能使捕获锁紧装置张合速度稳定可靠，捕获锁紧目标定位准确，输出传动机构E1的输出具有较小的传动比，能使末端执行器动力输出可靠，运行安全稳定。其它与具体实施方式四相同。

具体实施方式八：结合图2和图5说明本实施方式，本实施方式所述手动输入装置F还包括锁紧螺母F3、垫片F4和定位螺钉F6，输入轴F2通过安装在壳体F1内的轴承与壳体F1转动连接，所述轴承的外圈通过锁紧螺母F3固定，所述轴承的内圈通过套装在输入轴F2上的垫片F4定位，第二锥齿轮F5的轴向通过垫片F4和旋拧在输入轴F2端部的定位螺钉F6定位。如此设置，结构强度大，应急解锁运行稳定可靠。其它与具体实施方式六相同。

具体实施方式九：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述末端执行器还包括力矩传感器G，所述力矩传感器G安装在底板A3上。如此设置，力矩传感器用于检测本发明在捕获、拖动、锁紧和搬运过程中与外部的作用力和力矩，用以进行机械臂的控制反馈。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式十：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述末端执行器还包括视觉识别相机J，所述视觉识别相机J安装在支撑壳体A2的外壁上。如此设置，视觉识别相机用于本发明捕获过程中对目标的搜索、位置和姿态检测以及校正、视觉观察和照明等。其它与具体实施方式一或九相同。

Claims (10)

1.一种实现空间机械臂自爬行与载荷操作的末端执行器，其特征在于：所述末端执行器包括支撑与保护装置、啮合对接装置、捕获锁紧动力驱动装置、捕获锁紧装置和动力输出驱动装置；所述支撑与保护装置包括盖板(A1)、支撑壳体(A2)、隔板(A4)和底板(A3)；所述支撑壳体(A2)为圆筒状壳体，盖板(A1)连接在支撑壳体(A2)的上端，底板(A3)安装在支撑壳体(A2)的下端，位于盖板(A1)和底板(A3)之间的支撑壳体(A2)的内壁面上连接有隔板(A4)；所述啮合对接装置包括三个定位柱(B1)、三个电连接器(B2)、三个耦合齿条(B3)和三个触点开关(B4)，三个耦合齿条(B3)沿支撑壳体(A2)的周向均布安装在盖板(A1)上，盖板(A1)的上端面上沿支撑壳体(A2)的周向均布设置有三个定位柱(B1)、三个电连接器(B2)和三个触点开关(B4)；所述捕获锁紧动力驱动装置、捕获锁紧装置和动力输出驱动装置均设置在支撑壳体(A2)内；所述捕获锁紧动力驱动装置包括输入传动机构(C1)、第六直齿轮(C2)和丝杠(C3)，所述丝杠(C3)为空心丝杠，丝杠(C3)沿支撑壳体(A2)轴线设置，且丝杠(C3)的上端与盖板(A1)转动连接，丝杠(C3)的下端与隔板(A4)转动连接，输入传动机构(C1)安装在隔板(A4)上，且输入传动机构(C1)的输出端位于隔板(A4)与底板(A3)之间，第六直齿轮(C2)固定安装在丝杠(C3)的下端，输入传动机构(C1)的输出端与第六直齿轮(C2)传动连接；

所述捕获锁紧装置包括圆盘(D7)和三组捕获锁紧手指，每组捕获锁紧手指包括捕获爪(D5)、联动轴(D4)、导向柱(D6)、两个锁紧爪(D1)、两个锁紧轮(D2)、两个连杆(D3)和两个弹簧(D8)，圆盘(D7)的外圆周壁上均布设置有三组捕获锁紧手指，捕获爪(D5)包括L形爪段(D5-4)和连接段(D5-5)，L形爪段(D5-4)的长边与连接段(D5-5)连接且二者一体制成，L形爪段(D5-4)和连接段(D5-5)上开设有连通的导向孔(D5-1)，连接段(D5-5)与圆盘(D7)转动连接，L形爪段(D5-4)的短边穿出盖板(A1)，L形爪段(D5-4)的短边的端面上设置有导向槽(D5-3)，导向柱(D6)水平穿过导向孔(D5-1)，且导向柱(D6)能在导向孔(D5-1)内滑动，导向柱(D6)的两端与支撑壳体(A2)连接，每个捕获爪(D5)的两侧各设置有一个锁紧爪(D1)，锁紧爪(D1)为L形锁紧爪，锁紧爪(D1)的短边伸出支撑壳体(A2)外并指向L形爪段(D5-4)的短边，每个锁紧爪(D1)的长边与相应的导向柱(D6)转动连接，每个锁紧爪(D1)的短边上安装有锁紧轮(D2)，每个锁紧爪(D1)的长边的下端与一个连杆(D3)通过铰链转动连接，每个捕获爪(D5)与相对应的每一所述连杆(D3)通过联动轴(D4)连接，每个锁紧爪(D1)的长边的下端与盖板(A1)之间连接有一个弹簧(D8)，L形爪段(D5-4)的长边上设置有一个卡槽(D5-2)，卡槽(D5-2)用于卡合压紧联动轴(D4)；输入传动机构(C1)驱动第六直齿轮(C2)带动丝杠(C3)转动，转化为圆盘(D7)的上下直线移动；

所述动力输出驱动装置包括输出传动机构(E1)、第七直齿轮(E2)、输出传动轴(E3)、预紧弹簧(E4)和动力传动件(E5)，输出传动机构(E1)与输入传动机构(C1)分别设置在丝杠(C3)的两侧，输出传动机构(E1)固定安装在隔板(A4)上，且输出传动机构(E1)的输出端位于隔板(A4)和底板(A3)之间，输出传动机构(E1)的输出端与第七直齿轮(E2)传动连接，输出传动轴(E3)通过轴承安装在丝杠(C3)内，第七直齿轮(E2)固定安装在输出传动轴(E3)的下端，输出传动轴(E3)的上部沿输出传动轴(E3)的轴向安装有预紧弹簧(E4)，动力传动件(E5)插装在输出传动轴(E3)的上端，动力传动件(E5)的下端顶靠在预紧弹簧(E4)上。

2.根据权利要求1所述的一种实现空间机械臂自爬行与载荷操作的末端执行器，其特征在于：所述输入传动机构(C1)包括输入电机(C1-0)、第一直齿轮(C1-71)、第二直齿轮(C1-72)、第三直齿轮(C1-73)、第四直齿轮(C1-74)、第五直齿轮(C1-75)，第一连接件(C1-8)和第一齿轮轴(C1-13)，输入电机(C1-0)的传动轴(C1-5)竖向设置，传动轴(C1-5)上固定安装有第一直齿轮(C1-71)，第二直齿轮(C1-72)安装在第一齿轮轴(C1-13)上且二者转动连接，第一齿轮轴(C1-13)固定安装在输入电机(C1-0)的第一壳体(C1-1)上，第三直齿轮(C1-73)安装在传动轴(C1-5)上且二者转动连接，第一直齿轮(C1-71)与第二直齿轮(C1-72)啮合，第二直齿轮(C1-72)通过第一连接件(C1-8)与第四直齿轮(C1-74)传动连接，第四直齿轮(C1-74)与第三直齿轮(C1-73)啮合，第五直齿轮(C1-75)穿过传动轴(C1-5)且与第三直齿轮(C1-73)固定连接，第五直齿轮(C1-75)与第六直齿轮(C2)啮合。

3.根据权利要求2所述的一种实现空间机械臂自爬行与载荷操作的末端执行器，其特征在于：所述输入传动机构(C1)还包括第一失电制动器(C1-14)，第一失电制动器(C1-14)分别与第一壳体(C1-1)和传动轴(C1-5)连接。

4.根据权利要求2或3所述的一种实现空间机械臂自爬行与载荷操作的末端执行器，其特征在于：所述输出传动机构(E1)包括输出电机(E1-0)、第八直齿轮(E1-71)、第九直齿轮(E1-72)、第十直齿轮(E1-73)、第十一直齿轮(E1-74)、第十二直齿轮(E1-75)、第十三直齿轮(E1-76)、第十四直齿轮(E1-77)、第二连接件(E1-8)和第二齿轮轴(E1-9)，输出电机(E1-0)的输出轴(E1-5)竖向设置，输出轴(E1-5)上固定安装有第八直齿轮(E1-71)，第八直齿轮(E1-71)与第九直齿轮(E1-72)啮合，第九直齿轮(E1-72)与第十直齿轮(E1-73)固定连接且二者均固定安装在第二齿轮轴(E1-9)上，第二齿轮轴(E1-9)安装在输出电机(E1-0)的第二壳体(E1-1)上且二者转动连接，第十直齿轮(E1-73)与第十一直齿轮(E1-74)啮合，第十一直齿轮(E1-74)安装在输出轴(E1-5)上，且二者转动连接，第十一直齿轮(E1-74)通过第二连接件(E1-8)与第十二直齿轮(E1-75)传动连接，第十二直齿轮(E1-75)与第十三直齿轮(E1-76)啮合，第十三直齿轮(E1-76)安装在第二齿轮轴(E1-9)上且二者转动连接，第十四直齿轮(E1-77)穿过第二齿轮轴(E1-9)且与第十三直齿轮(E1-76)固定连接，第十四直齿轮(E1-77)与第七直齿轮(E2)啮合。

5.根据权利要求4所述的一种实现空间机械臂自爬行与载荷操作的末端执行器，其特征在于：所述输出传动机构(E1)还包括第二失电制动器(E1-14)，第二失电制动器(E1-14)分别与第二壳体(E1-1)和输出轴(E1-5)连接。

6.根据权利要求2所述的一种实现空间机械臂自爬行与载荷操作的末端执行器，其特征在于：所述末端执行器还包括手动输入装置(F)，所述手动输入装置(F)包括壳体(F1)、输入轴(F2)和第二锥齿轮(F5)，壳体(F1)与支撑壳体(A2)连接，输入轴(F2)与壳体(F1)转动连接，输入轴(F2)穿过支撑壳体(A2)，位于支撑壳体(A2)内的输入轴(F2)的端部安装有第二锥齿轮(F5)；所述输入传动机构(C1)还包括第一锥齿轮(C1-9)，第一锥齿轮(C1-9)穿过传动轴(C1-5)并位于第三直齿轮(C1-73)和第五直齿轮(C1-75)之间，且第一锥齿轮(C1-9)与第三直齿轮(C1-73)固定连接，第二锥齿轮(F5)与第一锥齿轮(C1-9)啮合。

7.根据权利要求4所述的一种实现空间机械臂自爬行与载荷操作的末端执行器，其特征在于：所述第一直齿轮(C1-71)的齿数小于第二直齿轮(C1-72)的齿数，第四直齿轮(C1-74)的齿数小于第三直齿轮(C1-73)的齿数，第五直齿轮(C1-75)的齿数小于第六直齿轮(C2)的齿数；第八直齿轮(E1-71)的齿数小于第九直齿轮(E1-72)的齿数，第十直齿轮(E1-73)的齿数小于第十一直齿轮(E1-74)的齿数，第十二直齿轮(E1-75)的齿数小于第十三直齿轮(E1-76)的齿数，第十四直齿轮(E1-77)的齿数小于第七直齿轮(E2)的齿数。

8.根据权利要求6所述的一种实现空间机械臂自爬行与载荷操作的末端执行器，其特征在于：所述手动输入装置(F)还包括锁紧螺母(F3)、垫片(F4)和定位螺钉(F6)，输入轴(F2)通过安装在壳体(F1)内的轴承与壳体(F1)转动连接，所述轴承的外圈通过锁紧螺母(F3)固定，所述轴承的内圈通过套装在输入轴(F2)上的垫片(F4)定位，第二锥齿轮(F5)的轴向通过垫片(F4)和旋拧在输入轴(F2)端部的定位螺钉(F6)定位。

9.根据权利要求1所述的一种实现空间机械臂自爬行与载荷操作的末端执行器，其特征在于：所述末端执行器还包括力矩传感器(G)，所述力矩传感器(G)安装在底板(A3)上。

10.根据权利要求1或9所述的一种实现空间机械臂自爬行与载荷操作的末端执行器，其特征在于：所述末端执行器还包括视觉识别相机(J)，所述视觉识别相机(J)安装在支撑壳体(A2)的外壁上。