CN108216690B - 一种空间大容差捕获机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及空间卫星技术领域，具体地说是一种空间大容差捕获机构，其中捕获闸线由捕获锥的锥端伸出，在捕获锥内设有送线机构和捕获钩收放机构，捕获闸线通过所述送线机构驱动释放或缩回，所述捕获闸线与捕获钩相连，在捕获接口装置中部设有一个与所述捕获锥外形相匹配的锥口，捕获钩在捕获时穿过所述锥口，在捕获闸线内部设有闸线内芯，在捕获钩上设有多个可张合的钩杆，所述闸线内芯一端与所述捕获钩收放机构相连，另一端与所述各个钩杆的交汇端相连，所述捕获钩穿过所述捕获接口装置后，所述钩杆通过所述捕获钩收放机构驱动所述闸线内芯移动张开。本发明能够给机械臂留有较大容差，并能在捕获完成后确定捕获目标和本体卫星的相对位置。
Description
技术领域
本发明涉及空间卫星技术领域，具体地说是一种空间大容差捕获机构。
背景技术
随着空间卫星技术的迅猛发展，人们对于执行卫星捕获任务的空间对接捕获机构要求也越来越高，除了要求其能在空间环境下执行卫星对接捕获任务外，还要求在实施捕获时能给机械臂留有较大容差，并且在对接捕获完成后能够确定两物体间相对位置。现有技术中，虽然国内外已经研发出很多不同构造的捕获机构，但留给机械臂的容差极其有限，而且捕获完成后捕获目标和本体卫星的相对位置确定也不够精确，这使得空间捕获机构的应用受到极大限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空间大容差捕获机构，能够给机械臂留有较大容差，并能在捕获完成后确定捕获目标和本体卫星的相对位置。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种空间大容差捕获机构，包括捕获锥、捕获接口装置、捕获钩、捕获闸线、送线机构和捕获钩收放机构，其中捕获闸线由所述捕获锥的锥端伸出，在所述捕获锥内设有送线机构和捕获钩收放机构，所述捕获闸线通过所述送线机构驱动释放或缩回，且所述捕获闸线与捕获钩相连，在捕获接口装置中部设有一个与所述捕获锥外形相匹配的锥口，所述捕获钩在捕获时穿过所述锥口，在所述捕获闸线内部设有闸线内芯，在所述捕获钩上设有多个可张合的钩杆，所述闸线内芯一端与所述捕获钩收放机构相连，另一端与所述各个钩杆的交汇端相连，所述捕获钩穿过所述捕获接口装置后，所述钩杆通过所述捕获钩收放机构驱动所述闸线内芯移动张开。
所述捕获钩包括钩杆、支撑杆、支撑杆固定块、弹簧和钩杆固定块，其中支撑杆固定块和钩杆固定块通过所述弹簧相连，各个钩杆均铰接于所述钩杆固定块上，各个支撑杆一端铰接于所述支撑杆固定块上、另一端分别铰接于各个钩杆中部，所述捕获闸线包括闸线外套和闸线内芯，所述闸线外套与所述支撑杆固定块外侧相连，闸线内芯由所述闸线外套伸出后穿过所述弹簧并与所述钩杆固定块相连。
所述送线机构包括送线电机、主动送线辊、从动送线辊和齿轮传动机构，所述主动送线辊通过所述送线电机驱动转动，所述送线电机通过所述齿轮传动机构传递转矩，所述主动送线辊和从动送线辊抵接。
所述主动送线辊和从动送线辊中部均沿周向设有一圈凹槽，且主动送线辊和从动送线辊抵接后，所述两个送线辊上的凹槽在抵接处形成一送线孔，捕获闸线由所述送线孔穿过。
在所述捕获锥的锥端内设有送线辊安装板，所述主动送线辊和从动送线辊各端即分别通过轴承设置于各个送线辊安装板上。
在所述捕获锥内设有绕线器，所述绕线器设有绕线辊筒，在所述绕线辊筒上固设有闸线固定端子和捕获钩收放机构，所述捕获闸线包括闸线外套和闸线内芯，所述捕获闸线的闸线外套与所述闸线固定端子相连，闸线内芯由所述闸线外套伸出后与所述捕获钩收放机构相连。
所述捕获钩收放机构设有舵机，所述捕获闸线的闸线内芯与所述舵机的舵角相连。
所述绕线器包括辊轴和绕线辊筒，在所述捕获锥内设有绕线器安装块，所述辊轴两端分别通过轴承支承安装在捕获锥内部两侧的绕线器安装块上，绕线辊筒安装在所述辊轴上。
所述捕获锥上设有多个对接碰珠，所述捕获接口装置上设有多个碰珠配合接口，且所述多个碰珠配合接口与所述多个对接碰珠一一对应。
所述捕获锥外侧各边和所述捕获接口装置内部各边设有互相配合的圆角。
本发明的优点与积极效果为：
1、本发明通过捕获闸线和捕获钩拖动捕获目标，动作可靠、控制简单且容差较大。
2、本发明利用捕获锥与捕获接口装置的锥口配合，在捕获过程中可对捕获目标进行位姿修正，使得捕获完成后被捕获目标的相对位姿确定。
3、本发明捕获完成后通过对接碰珠固定捕获锥与捕获接口装置，使得被捕获目标运动稳定。
4、本发明整体结构简单紧凑。
附图说明
图1为本发明的示意图，
图2为本发明的立体图，
图3为图1中捕获钩的示意图，
图4为图1中捕获锥的内部示意图，
图5为图1中送线机构的示意图，
图6为图1中捕获钩收放机构的示意图。
其中，1为对接碰珠，2为捕获锥，3为底板，4为送线机构，5为捕获钩，6为捕获闸线，7为绕线器，8为捕获钩收放机构，9为碰珠配合接口，10为捕获接口装置，11为钩杆，12为支撑杆，13为闸线外套，14为支撑杆固定块，15为弹簧，16为闸线内芯，17为钩杆固定块，18为送线辊安装板，19为从动送线辊，20为主动送线辊，21为送线电机，22为舵机，23为绕线器安装块，24为送线孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～6所示，本发明包括捕获锥2、捕获接口装置10、捕获钩5、捕获闸线6、送线机构4、绕线器7和捕获钩收放机构8，其中在捕获接口装置10中部设有一个与所述捕获锥2外形相匹配的锥口，捕获锥2在与所述捕获接口装置10连接时即插入到所述锥口中，捕获闸线6由所述捕获锥2的锥端伸出，并且在所述捕获闸线6伸出至所述捕获锥2外的一端设有捕获钩5，在所述捕获锥2内设有送线机构4、绕线器7和捕获钩收放机构8，所述捕获闸线6平时绕置于所述绕线器7上以节省空间，捕获时所述捕获闸线6通过所述送线机构4驱动释放，并使所述捕获钩5穿过所述捕获接口装置10上的锥口，在所述捕获闸线6内部设有闸线内芯16，在所述捕获钩5上设有钩杆固定块17和可张合的钩杆11，各个钩杆11均铰接于所述钩杆固定块17上，所述闸线内芯16一端与所述捕获钩收放机构8相连，另一端与所述钩杆固定块17相连，所述捕获钩5上的钩杆11即由所述捕获钩收放机构8通过所述闸线内芯16带动所述钩杆固定块17移动实现张合。
如图3所示，所述捕获钩5包括钩杆11、支撑杆12、支撑杆固定块14、弹簧15和钩杆固定块17，其中支撑杆固定块14和钩杆固定块17同轴心设置并通过所述弹簧15相连，各个钩杆11均铰接于所述钩杆固定块17上，各个支撑杆12一端均铰接于所述支撑杆固定块14上、另一端分别铰接于各个钩杆11中部，所述捕获闸线6包括闸线外套13和闸线内芯16，且所述闸线外套13和闸线内芯16均为柔性，所述闸线外套13与所述支撑杆固定块14外侧相连，闸线内芯16由所述闸线外套13伸出后穿过所述弹簧15并与所述钩杆固定块17相连，所述钩杆固定块17即通过所述闸线内芯16带动移动驱动各个钩杆11张开。
在所述捕获锥2内设有送线机构4，如图5所示，所述送线机构4包括送线电机21、主动送线辊20、从动送线辊19和齿轮传动机构，其中如图4所示，在所述捕获锥2的锥端内设有送线辊安装板18，所述主动送线辊20和从动送线辊19各端即分别通过轴承设置于各个送线辊安装板18上，在两个送线辊中部均沿周向设有一圈凹槽，且主动送线辊20和从动送线辊19抵接后，所述两个送线辊上的凹槽形成一送线孔24，捕获闸线6即由所述送线孔24穿过，所述主动送线辊20通过所述送线电机21驱动转动，所述送线电机21固装在所述捕获锥2内并通过一个齿轮传动机构传递转矩，其中所述齿轮传动机构中主动齿轮安装在所述送线电机21的输出轴上，从动齿轮安装在所述主动送线辊20的辊轴端部，所述主动送线辊20和从动送线辊19旋转实现释放或收回所述捕获闸线6。
在所述捕获锥2内设有绕线器7，所述绕线器7包括辊轴和绕线辊筒，如图4所示，在所述捕获锥2内设有绕线器安装块23，所述辊轴两端分别通过轴承支承安装在捕获锥2内部两侧的绕线器安装块23上，绕线辊筒安装在所述辊轴上，捕获闸线6平时即绕置于所述绕线辊筒上以节省空间，在所述绕线辊筒上固设有闸线固定端子和捕获钩收放机构8，所述捕获闸线6的闸线外套13与所述闸线固定端子相连，闸线内芯16由所述闸线外套13伸出后与所述捕获钩收放机构8相连。如图6所示，所述捕获钩收放机构8包括舵机22和舵机座，所述舵机座固设于所述绕线辊筒上，舵机22安装在所述舵机座上，所述捕获闸线6的闸线内芯16与所述舵机22的舵角相连，当捕获闸线6释放并使所述捕获钩5穿过捕获接口装置10上的锥口后，所述舵机22的舵角摆动带动所述闸线内芯16缩回，从而使所述捕获钩5的各个钩杆11张开卡住所述捕获接口装置10。
如图1～2所示，所述捕获锥2下侧设有一个底板3，在所述底板3各侧中部均设有对接碰珠1，在所述捕获接口装置10设有所述锥口的宽口一侧设有多个碰珠配合接口9，所述多个碰珠配合接口9与所述多个对接碰珠1一一对应，所述碰珠配合接口9与对接碰珠1在捕获完成时用于固定所述捕获接口装置10和捕获锥2。
本发明的工作原理为：
本发明工作时，捕获闸线6通过所述送线机构4释放，使所述捕获钩5靠近捕获接口装置10，当捕获钩5接触所述捕获接口装置10上的锥口内壁后，所述送线机构4继续释放捕获闸线6，使捕获钩5沿着所述锥口内壁继续向前运动，直至完全通过所述捕获接口装置10，然后捕获钩收放机构8驱动闸线内芯16移动，从而带动所述捕获钩5上的钩杆11张开卡住所述捕获接口装置10，然后所述送线机构4反向转动收回捕获闸线6，使所述捕获钩5带动所述捕获接口装置10以及捕获接口装置所连接的被捕获目标物体向捕获锥2运动，当所述捕获锥2和捕获接口装置10接触后，由于其四面锥体的结构具有自对中性，因而会迫使捕获接口装置10自动与捕获锥2对中，另外由于所述捕获锥2外侧四周倒圆与所述捕获接口装置10内部圆角互相配合，因此可以修正在捕获过程中发生的相对旋转，进而确定捕获完成后的两物体间的相对位姿关系。所述捕获锥2上的对接碰珠1与所述捕获接口装置10上的碰珠配合接口9在捕获完成时固连，从而将所述捕获锥2和捕获接口装置10固定。
Claims (10)
1.一种空间大容差捕获机构，其特征在于：包括捕获锥(2)、捕获接口装置(10)、捕获钩(5)、捕获闸线(6)、送线机构(4)和捕获钩收放机构(8)，其中捕获闸线(6)由所述捕获锥(2)的锥端伸出，在所述捕获锥(2)内设有送线机构(4)和捕获钩收放机构(8)，所述捕获闸线(6)通过所述送线机构(4)驱动释放或缩回，且所述捕获闸线(6)与捕获钩(5)相连，在捕获接口装置(10)中部设有一个与所述捕获锥(2)外形相匹配的锥口，所述捕获钩(5)在捕获时穿过所述锥口，在所述捕获闸线(6)内部设有闸线内芯(16)，在所述捕获钩(5)上设有多个可张合的钩杆(11)，所述闸线内芯(16)一端与所述捕获钩收放机构(8)相连，另一端与各个钩杆(11)的交汇端相连，所述捕获钩(5)穿过所述捕获接口装置(10)后，所述钩杆(11)通过所述捕获钩收放机构(8)驱动所述闸线内芯(16)移动张开。
2.根据权利要求1所述的空间大容差捕获机构，其特征在于：所述捕获钩(5)包括钩杆(11)、支撑杆(12)、支撑杆固定块(14)、弹簧(15)和钩杆固定块(17)，其中支撑杆固定块(14)和钩杆固定块(17)通过所述弹簧(15)相连，各个钩杆(11)均铰接于所述钩杆固定块(17)上，各个支撑杆(12)一端铰接于所述支撑杆固定块(14)上、另一端分别铰接于各个钩杆(11)中部，所述捕获闸线(6)包括闸线外套(13)和闸线内芯(16)，所述闸线外套(13)与所述支撑杆固定块(14)外侧相连，闸线内芯(16)由所述闸线外套(13)伸出后穿过所述弹簧(15)并与所述钩杆固定块(17)相连。
3.根据权利要求1所述的空间大容差捕获机构，其特征在于：所述送线机构(4)包括送线电机(21)、主动送线辊(20)、从动送线辊(19)和齿轮传动机构，所述主动送线辊(20)通过所述送线电机(21)驱动转动，所述送线电机(21)通过所述齿轮传动机构传递转矩，所述主动送线辊(20)和从动送线辊(19)抵接。
4.根据权利要求3所述的空间大容差捕获机构，其特征在于：所述主动送线辊(20)和从动送线辊(19)中部均沿周向设有一圈凹槽，且主动送线辊(20)和从动送线辊(19)抵接后，主动送线辊(20)和从动送线辊(19)上的凹槽在抵接处形成一送线孔(24)，捕获闸线(6)由所述送线孔(24)穿过。
5.根据权利要求3所述的空间大容差捕获机构，其特征在于：在所述捕获锥(2)的锥端内设有送线辊安装板(18)，所述主动送线辊(20)和从动送线辊(19)各端即分别通过轴承设置于各个送线辊安装板(18)上。
6.根据权利要求1所述的空间大容差捕获机构，其特征在于：在所述捕获锥(2)内设有绕线器(7)，所述绕线器(7)设有绕线辊筒，在所述绕线辊筒上固设有闸线固定端子和捕获钩收放机构(8)，所述捕获闸线(6)包括闸线外套(13)和闸线内芯(16)，所述捕获闸线(6)的闸线外套(13)与所述闸线固定端子相连，闸线内芯(16)由所述闸线外套(13)伸出后与所述捕获钩收放机构(8)相连。
7.根据权利要求6所述的空间大容差捕获机构，其特征在于：所述捕获钩收放机构(8)设有舵机(22)，所述捕获闸线(6)的闸线内芯(16)与所述舵机(22)的舵角相连。
8.根据权利要求6所述的空间大容差捕获机构，其特征在于：所述绕线器(7)包括辊轴和绕线辊筒，在所述捕获锥(2)内设有绕线器安装块(23)，所述辊轴两端分别通过轴承支承安装在捕获锥(2)内部两侧的绕线器安装块(23)上，绕线辊筒安装在所述辊轴上。
9.根据权利要求1所述的空间大容差捕获机构，其特征在于：所述捕获锥(2)上设有多个对接碰珠(1)，所述捕获接口装置(10)上设有多个碰珠配合接口(9)，且所述多个碰珠配合接口(9)与所述多个对接碰珠(1)一一对应。
10.根据权利要求1所述的空间大容差捕获机构，其特征在于：所述捕获锥(2)外侧各边和所述捕获接口装置(10)内部各边设有互相配合的圆角。
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