CN109625341A - 一种空间对接定位装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空间对接定位装置，包括对接装置和定位装置，对接装置包括定位装置本体，定位装置本体上设有对接孔，对接孔的内壁上设有至少一个卡槽；所述定位装置包括定位装置本体、解锁装置和至少一个卡爪，所述定位装置本体内部中空，定位装置本体上部侧面设有至少一个窗口，卡爪顶部通过转轴安装在窗口内，所述转轴上设有扭簧，所述扭簧使得卡爪具有向外翻的趋势；所述解锁装置包括数量与卡爪对应的拉杆，所述拉杆顶部铰接在相应的卡爪内侧中部或下部，拉杆下端铰接在一起，形成铰接点，通过外力从定位装置本体内向下拉动铰接点时，能拉动卡爪收进窗口内，完成解锁。本发明对接速度快，稳定可靠，通过卡爪与卡槽配合实现周向定位。
Description
技术领域
本发明属于空间对接技术研究领域，涉及一种对接装置，具体涉及一种空间对接定位装置。
背景技术
目前国内外空间定位对接锁紧主要采用多关节机械臂完成捕获对接，然而机械臂的设计复杂，成本较高；还有一些采用三爪式对接机构，三爪式对接机构相较于多关节机械臂对接的结构更加简单且容易实现，但不容易实现周向定位。因此有必要提供一种结构简单、能够简易可靠实现空间对接定位的装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空间对接定位装置，解决现有技术中对接技术复杂，时间长，精度低，周向定位困难等问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种空间对接定位装置，其特征在于：包括对接装置和定位装置，所述对接装置包括定位装置本体，定位装置本体上设有对接孔，对接孔的内壁上设有至少一个卡槽；
所述定位装置包括定位装置本体、解锁装置和至少一个卡爪，所述定位装置本体内部中空，定位装置本体上部侧面设有至少一个窗口，所述卡爪顶部通过转轴安装在窗口内，所述转轴上设有扭簧，所述扭簧使得卡爪具有向外翻的趋势；所述解锁装置包括数量与卡爪对应的拉杆，所述拉杆顶部铰接在相应的卡爪内侧中部或下部，拉杆下端铰接在一起，形成铰接点，通过外力从定位装置本体内向下拉动铰接点时，能拉动卡爪收进窗口内，完成解锁。
作为改进，所述对接孔内壁的卡槽有多个，多个卡槽在对接孔内壁周向均匀分布。
作为改进，所述卡爪的位置和数量和与对接孔内的卡槽一一对应。
作为改进，所述对接孔的孔口处设有导向锥面。
作为改进，所述对接装置本体包括上部圆柱段和下部的倒置圆台段，所述对接孔从圆柱段延伸到圆台段，所述卡槽与卡爪锁紧接触的端面设于圆台段的大直径上部。
作为改进，所述解锁装置为自动解锁装置，其还包括驱动拉杆下端铰接点上下运动的直线运动驱动装置。
作为改进，所述直线运动驱动装置为气缸、液压缸、卷绳器装置、丝杆螺母机构装置以及齿轮齿条机构中任意一种。
作为改进，所述直线运动驱动装置为卷绳器装置，所述卷绳器装置包括绳索和卷绳器，绳索一端与拉杆下端的铰接点相连，另一端穿过定位装置本体内部中空与卷绳器相连。
作为改进，所述直线运动驱动装置为丝杆螺母机构装置，其包括轴套、滑轴、螺旋套、丝杆和电机，所述滑轴内部中空，滑轴顶部通过轴套与拉杆下端的铰接点相连，滑轴下端与螺旋套固定相连或固定行程的滑动连接，丝杆与螺旋套螺纹配合伸入到滑轴内，所述电机与丝杆轴连接，所述丝杆和螺旋套组成丝杆螺母机构。
作为改进，所述定位装置本体顶部设有检测是否与对接孔内顶部是否接触的传感器。
本发明具有如下优点：
1、本发明结构简单，对接定位可靠，卡爪与卡槽配合实现周向定位，卡爪在扭簧的弹力作用下可以在卡槽中恢复至完全张开状态，且一直保持该状态，实现可靠对接；
2、本发明提供了两种卡爪收回结构，根据不同结构，实现卡爪收缩和张开：依靠绳索卷绕或者丝杠上下运动实现对拉杆的拉动，进而实现卡爪的收缩和张开。
附图说明
图1为本发明空间对接定位装置的整体结构示意图；
图2为本发明的对接装置结构示意图；
图3为图2中A-A剖视图；
图4为本发明的定位装置结构示意图；
图5为本发明的定位装置本体结构示意图；
图6为本发明的卡爪部位结构示意图；
图7为本发明是解锁装置为卷绳器装置结构示意图；
图8为本发明是解锁装置为丝杆螺母机构装置结构示意图；
图9为本发明解锁装置为卷绳器装置对接装置和定位装置对接的各阶段运动状态结构示意图，其中图9(a)为对接装置和定位装置依靠导向面初步定位示意图，图9(b)为定位装置的导向盖进入对接孔内示意图，图9(c)为定位装置的导向盖顶部与对接孔顶部接触示意图，图9(d)为旋转定位装置本体，卡爪与卡槽位置重合，对接装置和定位装置对接完成示意图。
附图标记：1-对接装置，11-对接孔，12-导向锥面，13-卡槽，14-对接装置本体，2-定位装置，21-导向盖，22-定位装置本体，221-轴孔，222-窗口，23-卡爪，231-吊环，232-销孔，233-轴孔，24-轴销，25-扭簧，26-固定钉，27-拉杆，28-绳索，29-卷绳器，30-电机A，31-轴套，32-滑轴，33-螺旋套，34-丝杆，35-电机B。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，如图1-8所示，一种空间对接定位装置，包括对接装置1和定位装置2，所述对接装置本体包括上部圆柱段和下部的倒置圆台段，对接装置本体端部设有对接孔11，对接孔11的孔口处设有导向锥面12，对接孔11的内壁设有卡槽13，所述对接孔11从圆柱段延伸到圆台段，所述卡槽13与卡爪23锁紧接触的端面设于圆台段的大直径上部，这样结构能大大增加卡槽13与卡爪23接触时的承力能力。
如图4和图5所示，所述定位装置2包括导向盖21、定位装置本体22、卡爪23、轴销24、扭簧25、固定钉26、拉杆27和解锁装置，所述导向盖21上端为圆台状，下端与定位装置本体22上端固接，所述定位装置本体22为内部中空的圆柱轴，定位装置本体22上部设置轴孔221与窗口222，所述卡爪23上端设置吊环231，并开有销孔232，下端设置轴孔233，所述轴销24穿过定位装置本体22上端的轴孔221和卡爪23上端的销孔232，将卡爪23固定于定位装置本体22上，所述扭簧25一端与卡爪23顶部的吊环231固接，另一端通过固定钉26固定于轴销24上，所述拉杆27顶部与卡爪23下端的轴孔233通过活动销连接，扭簧25使得卡爪23具有外翻的趋势，即所述卡爪23在自然状态下，因为扭簧25的作用为张开状态，这样当卡爪23进入对接孔11内卡槽13处时，卡爪23在扭簧25作用下自动外翻顶在卡槽13的下端，对接装置1和定位装置2就无法分离，拉杆27下端与解锁装置相连，通过解锁装置可以向下拉动拉杆，从而使得卡爪23内收在窗口222内，从而对接装置1和定位装置2，两者可以自由分离。
所述定位装置2中定位装置本体22的直径略小于对接孔11的孔径，便于定位装置2与对接装置1的对接。
需要指出的是本发明实施例中卡槽13有两个，如图3所示，对称的设置在对接孔11内壁周向，但是卡槽不限于两个，可以为一个也可以为更多，卡槽13数量可以增加对接的准确度和位置准确性，当然不是越多越好，考虑成本和使用便捷因素一般为3、4、5、6和7个，当卡槽为多个时，卡爪23对应的数量一样多，此时具有多个对应的拉杆27，多个拉杆27下端铰接在一起形成与解锁装置相连的铰接点。
作为一种具体的实施例，所述对接孔11顶部设置检测是否与对接孔内顶部是否接触的传感器，导向盖21顶部与对接孔11顶部接触时可反馈动作信号至控制端，控制；
本实施例中所述卡槽13的宽和外圈半径尺寸都略大于卡爪23的宽和半径尺寸，卡爪23通过扭簧25的弹力可以在卡槽13中恢复至完全张开状态。
对于解锁装置，所述解锁装置为自动解锁装置，其还包括驱动拉杆下端铰接点上下运动的直线运动驱动装置，所述直线运动驱动装置为气缸、液压缸、卷绳器装置、丝杆螺母机构装置以及齿轮齿条机构中任意一种。下面以卷绳器装置和丝杆螺母机构装置作为解锁装置为例进行说明。
实施例1：如图6所示，所述拉杆27一端与卡爪23下端的轴孔233通过活动销连接，另一末端用活动销与绳索28一端连接，所述绳索28另一端固定在卷绳器29上，所述卷绳器29固定在电机A30上，电机A30固定在定位装置本体22或者安装定位装置本体22的支架上，所述电机A30正反转即可控制卡爪23的收缩和张开。
实施例2：如图7所示，所述拉杆27一端与卡爪23下端的轴孔233通过活动销连接，另一端通过连接销与轴套31上端铰接，所述轴套31与滑轴32固定行程的滑动连接或者固定相连，所述滑轴32为中空轴，底部与螺旋套33固接，所述螺旋套33与丝杆34构成丝杆螺母传动机构，所述丝杆34底部连有电机B35，电机B35固定在定位装置本体22或者安装定位装置本体22的支架上，所述电机B35的正反转可以实现卡爪的收缩和张开，轴套31与滑轴32滑动连接时，两者有一定的滑动行程，该滑动行程也即是丝杆螺母传动机构运动产生的空行程，这样有利于降低电机B35的精度。
以实施例1中的结构为例，代表了本发明中一种空间对接定位装置从对接到定位的过程，如图8中a-d所示，具体动作步骤如下：
一般情况下对接装置1和定位装置2分别安装在空间两个运动机构上，当两者需对接定位时，保持对接装置1基本稳定不动，定位装置2的卡爪23在自然状态下为张开状态，依靠定位装置2前端导向盖21锥面的导向作用，实现定位装置2的初步定位，卡爪23在对接孔11孔壁的作用下克服扭簧25的力收缩。当导向盖21顶部与对接孔11顶部接触时，传感器传递对接完成信号，此时通过外部装置驱动定位装置本体22缓慢旋转，直至卡爪23与卡槽13位置重合，卡爪23在扭簧25的作用下伸入卡槽13，定位完成。在需要把卡爪23从对接孔11中移出时，安装定位装置2的本体结构向上运动使导向盖21顶部与对接孔11顶部接触，反馈动作信号传递至控制端，然后电机A30转动，卷绳器29工作将绳索28向下拉，从而使拉杆27带动卡爪23向定位装置本体22内运动，解除卡爪23对卡槽13的定位，安装定位装置2的本体结构向下运动将卡爪23移出对接孔11，在将卡爪23完全移出对接孔11之后，电机A30反转，放松绳索28，卡爪23在扭簧25作用下复位。
综上所述，本发明的空间对接定位装置，能够解决空间两装置对接定位的问题。
Claims (10)
1.一种空间对接定位装置，其特征在于：包括对接装置和定位装置，所述对接装置包括定位装置本体，定位装置本体上设有对接孔，对接孔的内壁上设有至少一个卡槽；
所述定位装置包括定位装置本体、解锁装置和至少一个卡爪，所述定位装置本体内部中空，定位装置本体上部侧面设有至少一个窗口，所述卡爪顶部通过转轴安装在窗口内，所述转轴上设有扭簧，所述扭簧使得卡爪具有向外翻的趋势；所述解锁装置包括数量与卡爪对应的拉杆，所述拉杆顶部铰接在相应的卡爪内侧中部或下部，拉杆下端铰接在一起，形成铰接点，通过外力从定位装置本体内向下拉动铰接点时，能拉动卡爪收进窗口内，完成解锁。
2.如权利要求1所述的空间对接定位装置，其特征在于：所述对接孔内壁的卡槽有多个，多个卡槽在对接孔内壁周向均匀分布。
3.如权利要求2所述的空间对接定位装置，其特征在于：所述卡爪的位置和数量和与对接孔内的卡槽一一对应。
4.如权利要求1至3任意一项所述的空间对接定位装置，其特征在于：所述对接孔的孔口处设有导向锥面。
5.如权利要求1至3任意一项所述的空间对接定位装置，其特征在于：所述对接装置本体包括上部圆柱段和下部的倒置圆台段，所述对接孔从圆柱段延伸到圆台段，所述卡槽与卡爪锁紧接触的端面设于圆台段的大直径上部。
6.如权利要求1至3任意一项所述的空间对接定位装置，其特征在于：所述解锁装置为自动解锁装置，其还包括驱动拉杆下端铰接点上下运动的直线运动驱动装置。
7.如权利要求6所述的空间对接定位装置，其特征在于：所述直线运动驱动装置为气缸、液压缸、卷绳器装置、丝杆螺母机构装置以及齿轮齿条机构中任意一种。
8.如权利要求6所述的空间对接定位装置，其特征在于：所述直线运动驱动装置为卷绳器装置，所述卷绳器装置包括绳索和卷绳器，绳索一端与拉杆下端的铰接点相连，另一端穿过定位装置本体内部中空与卷绳器相连。
9.如权利要求6所述的空间对接定位装置，其特征在于：所述直线运动驱动装置为丝杆螺母机构装置，其包括轴套、滑轴、螺旋套、丝杆和电机，所述滑轴内部中空，滑轴顶部通过轴套与拉杆下端的铰接点相连，滑轴下端与螺旋套固定相连或固定行程的滑动连接，丝杆与螺旋套螺纹配合伸入到滑轴内，所述电机与丝杆轴连接，所述丝杆和螺旋套组成丝杆螺母机构。
10.如权利要求6所述的空间对接定位装置，其特征在于：所述定位装置本体顶部设有检测是否与对接孔内顶部是否接触的传感器。
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