CN104669293B - 一种夹持式充气抓捕手 - Google Patents

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Abstract

一种夹持式充气抓捕手，属于航天技术领域，解决了现有的空间目标抓捕机构存在的问题，它包含机械臂控制机构，在机械臂控制机构上设置有两个相对的机械臂，由机械臂控制机构控制机械臂做向内侧夹持动作和向外侧张开动作，在每个机械臂的前端分别设置有一个弧形的充气伸展臂，两个充气伸展臂向内侧弯曲；在两个充气伸展臂的外侧分别设置有纵向的卷簧，每根卷簧展开的长度与对应的充气伸展臂的长度相同，每根卷簧的外侧表面与对应的充气伸展臂粘接，使充气伸展臂在充气前随卷簧向外侧卷曲，本发明用于抓捕空间大尺寸非合作目标。

Description

一种夹持式充气抓捕手
技术领域
本发明属于航天技术领域，具体涉及一种夹持式充气抓捕手。
背景技术
对空间目标(包括合作目标和非合作目标)进行在轨操作和服务需要有抓捕机构完成目标的在轨抓捕、释放及相对固定等操作；现有的空间目标抓捕机构主要采用机械式手爪机构，可用于实现空间合作目标的抓捕。但利用机械式手爪抓捕机构进行非合作目标的抓捕，包括未安装合作抓持机构的己方飞行器、己方装置合作部件发生故障或失效卫星、对方航天器、空间大尺寸碎片等，则将大量增加抓捕机构的尺寸和关节数量，增大了抓捕机构及其控制系统的复杂程度、整体质量和操作难度，降低了系统的可靠性，增加了制造和发射成本，而且容易对目标造成损伤。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的空间目标抓捕机构存在的上述问题，提供了一种夹持式充气抓捕手，其技术方案如下：
一种夹持式充气抓捕手，它包含机械臂控制机构，在机械臂控制机构上设置有两个相对的机械臂，由机械臂控制机构控制机械臂做向内侧夹持动作和向外侧张开动作，在每个机械臂的前端分别设置有一个弧形的充气伸展臂，两个充气伸展臂向内侧弯曲；在两个充气伸展臂的外侧分别设置有纵向的卷簧，每根卷簧展开的长度与对应的充气伸展臂的长度相同，每根卷簧的外侧表面与对应的充气伸展臂粘接，使充气伸展臂在充气前随卷簧向外侧卷曲。
充气伸展臂采用柔性复合材料，充气伸展臂的管壁由内到外依次为气密层、承力层、加热层和防滑层，气密层材料为丁基橡胶薄膜材料，保证抓捕手内充气压力的稳定性；承力层材料为芳纶纤维复合材料，是承担抓捕手充气压力的主要结构；加热层为电热丝，保证抓捕手在空间低温条件下结构内部气压的稳定性及材料性能；防滑层采用防滑橡胶材料，直接与目标接触的材料层，用来增大目标体与抓捕手间接触面的摩擦力，可防止目标滑脱，可以仅在充气伸展臂的内侧面设置防滑层，减小整体质量。
在每根充气伸展臂的后端均设置有气嘴，可以与充放气控制系统连接，分别控制每根内充气支撑芯管单独进行充放气。
本发明的有益效果为：充气伸展臂延伸了机械臂的长度和操控范围，显著缩短了机械臂的尺寸，只需要很短的机械臂带动充气伸展臂即可，具有发射体积小、重量轻、展开可靠等优点，可对更大尺寸的非合作目标进行抓捕，且不需配合安装在目标体上的抓持机构，对于具有不规则形状及较大尺寸范围的目标有良好的适应能力，充气伸展臂充气后具有足够的结构刚度，使抓捕手抓捕目标后与被抓目标间形成硬连接，便于对目标进行移动、固定等操作，对目标抓捕和释放过程控制方式简单可靠，易于控制，充气臂采用柔性复合材料,不会对目标造成损伤。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是充气伸展臂的管壁结构示意图。
具体实施方式：
参照图1、图2和图3，一种夹持式充气抓捕手，它包含机械臂控制机构1，在机械臂控制机构1上设置有两个相对的机械臂2，由机械臂控制机构1控制机械臂2做向内侧夹持动作和向外侧张开动作，在每个机械臂2的前端分别设置有一个弧形的充气伸展臂3，两个充气伸展臂3向内侧弯曲；在两个充气伸展臂3的外侧分别设置有纵向的卷簧3-1，每根卷簧3-1展开的长度与对应的充气伸展臂3的长度相同，每根卷簧3-1的外侧表面与对应的充气伸展臂3粘接，使充气伸展臂3在充气前随卷簧3-1向外侧卷曲。
充气伸展臂3采用柔性复合材料，充气伸展臂3的管壁由内到外依次为气密层3-2、承力层3-3、加热层3-4和防滑层3-5，气密层3-2材料为丁基橡胶薄膜材料，保证抓捕手内充气压力的稳定性；承力层3-3材料为芳纶纤维复合材料，是承担抓捕手充气压力的主要结构；加热层3-4为电热丝，保证抓捕手在空间低温条件下结构内部气压的稳定性及材料性能；防滑层3-5采用防滑橡胶材料，直接与目标接触的材料层，用来增大目标体与抓捕手间接触面的摩擦力，可防止目标滑脱，可以仅在充气伸展臂3的内侧面设置防滑层3-5，减小整体质量。
在每根充气伸展臂3的后端均设置有气嘴，可以与充放气控制系统连接，分别控制每根内充气支撑芯管单独进行充放气。
为了可以抓捕较小的目标，两根充气伸展臂3错位设置，使两根充气伸展臂3不在同一平面内，抓捕较小目标时两根充气伸展臂3的前端可以交叉进行抓捕。
工作原理：两根充气伸展臂3采用柔性复合材料制造，在无充气压力驱动时，可随卷簧3-1卷曲折叠，便于运载；抓捕目标时，对两根充气伸展臂3充气展开，然后由机械臂2控制两根充气伸展臂3夹持目标，释放目标时，可以由机械臂2控制两根充气伸展臂3张开，也可以直接将两根充气伸展臂3进行放气，两根充气伸展臂3放气后随卷簧3-1卷曲折叠，将目标释放。

Claims (3)

1.一种夹持式充气抓捕手，它包含机械臂控制机构(1)，其特征在于在机械臂控制机构(1)上设置有两个相对的机械臂(2)，由机械臂控制机构(1)控制机械臂(2)做向内侧夹持动作和向外侧张开动作，在每个机械臂(2)的前端分别设置有一个弧形的充气伸展臂(3)，两个充气伸展臂(3)向内侧弯曲；在两个充气伸展臂(3)的外侧分别设置有纵向的卷簧(3-1)，每根卷簧(3-1)展开的长度与对应的充气伸展臂(3)的长度相同，每根卷簧(3-1)的外侧表面与对应的充气伸展臂(3)粘接，充气伸展臂(3)采用柔性复合材料，充气伸展臂(3)的管壁由内到外依次为气密层(3-2)、承力层(3-3)、加热层(3-4)和防滑层(3-5)，气密层(3-2)材料为丁基橡胶薄膜材料；承力层(3-3)材料为芳纶纤维复合材料；加热层(3-4)为电热丝；防滑层(3-5)采用防滑橡胶材料。
2.如权利要求1所述一种夹持式充气抓捕手，其特征在于在每根充气伸展臂(3)的后端均设置有气嘴。
3.如权利要求1所述一种夹持式充气抓捕手，其特征在于两根充气伸展臂(3)错位设置。
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