CN111717418B - 半主动控制式星球车对接系统及对接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了半主动控制式星球车对接系统，包括设置于星球车不同侧面的捕获端和主动端；所述主动端可调整对接面姿态，所述捕获端用于实施捕获；所述捕获端包括与星球车侧面固联的捕获端连接法兰，垂直固联于所述捕获端连接法兰的捕获端对接框，及设于所述捕获端连接法兰外周的至少两个的捕获杆组件；所述主动端包括与星球车侧面固联的主动端连接法兰、垂直固联于所述主动端连接法兰的结构桶、搭接于所述结构桶端部的对接法兰、套设于所述结构桶外的波纹密封桶、以及沿主动端周向均布的至少四个电动推杆组件。本发明中该系统所述主动端主动调姿，所述捕获端实施对接，驱动装置少，可有效降低制造成本和控制难度，对地形条件的适应性强。

Description

半主动控制式星球车对接系统及对接方法

技术领域

本发明涉及星球车自动对接技术领域，具体涉及半主动控制式星球车对接系统和对接方法。

背景技术

在航天探测领域，星球车用于实现星球表面巡视探测，为扩展星球车功能，可将多辆星球车相互对接，进而建设形成星球基地。

星球车对接需解决两个需求：一是自动对接需求，通常情况下，外星球表面环境恶劣，为确保宇航员人身安全，宇航员不应或尽量减少暴露在外实施过多操作，星球车应能够实现无需宇航员手动参与的自动对接，相比而言，地面火车车厢的对接，一般由人工操作连接车钩、缓冲装置及车厢风挡等部件实现连接，无参考价值；二是重力场条件下的星球车姿态偏差调整需求，外星球表面为原始地形，需考虑地面高低不平的不利因素，该因素会造成两星球车之间存在高度及角度姿态偏差，即便可操控星球车运动以减小上述偏差，但无法完全消除，然而由于星球车受到重力作用，无法由对接机构施力将星球车姿态强行纠偏，因此，其对接机构需具有较大容差，使其可以在两星球车存在姿态偏差的条件下实现自动对接，相比而言，航天领域的空间站在轨对接处于零重力条件，其对接机构可容易实现两个对接飞行器的姿态校正，参考价值不高。

对此，美国航天局NASA提出了一种“主动-主动适配对接系统(Active-activeMating Adapter docking system)”，由2套主动对接机构串联而成，其中每套主动对接机构均为六自由度的Stewart并联机构(主要由6根主动可调长度的电动推杆组成)。

将该“主动-主动适配对接系统”其中的单套主动对接机构分别安装在两星球车侧面，两星球车对接时，需主动调整每套主动对接机构姿态，以实现对星球车姿态偏差的适应，其中，每套主动对接机构在工作时，均需依靠额外的姿态感知系统以实时获取两星球车的姿态偏差，并通过复杂的六自由度并联机构算法实时解算各机构电动推杆所需长度，进而调整各电动推杆长度以减小姿态偏差，并需不断迭代该过程，直至完全消除偏差实现对接。该“主动-主动适配对接系统”至少存在2点不足，一是需由2套主动对接机构串联而成，单套机构运动求解已比较复杂，2套串联的运动求解相叠加，系统复杂度大大增加，导致重量大、可靠性差、风险高等问题；二是需借助额外的姿态感知系统实时迭代，即对接系统内部运动解算与外部感知参数相迭代，系统可靠性依赖于感知系统，而感知系统的传感器设备又受温度等外部环境影响，存在不确定性，导致整个对接系统的可靠性不高。

因此，针对星球车对接，寻求更简单便捷的对接方法，减少驱动装置，减少迭代计算量，具备较大的姿态适应性补偿能力，为技术研发的主要难点。

发明内容

为克服现有技术中所存在的上述不足，本发明提供了半主动控制式星球车对接系统，该系统所述主动端主动调姿，所述捕获端实施对接，驱动装置少，可有效降低制造成本和控制难度，对地形条件的适应性强；解锁复位时具有自动校正能力；所述捕获杆组件、电动推杆组件均采用为周边布局方式，不占用对接通道，有利于宇航员顺利通过。对应的，本发明还提供了半主动控制式星球车对接系统的对接方法。

对于半主动控制式星球车对接系统，本系统包括设置于星球车不同侧面的捕获端和主动端；所述主动端可调整对接面姿态，所述捕获端用于实施捕获；所述捕获端包括与星球车侧面固联的捕获端连接法兰，垂直固联于所述捕获端连接法兰的捕获端对接框，及设于所述捕获端连接法兰外周的至少两个的捕获杆组件，所述捕获杆组件朝向与所述捕获端对接框相同，所述捕获杆组件包括依次连接的捕获杆组件底板、底座外壳和捕获杆外筒，所述捕获杆组件还包括伸长组件和捕获组件；所述伸长组件可实现长度的伸长和缩短，所述捕获组件端部设有可开合的捕获爪，用以捕获主动端；所述主动端包括与星球车侧面固联的主动端连接法兰、垂直固联于所述主动端连接法兰的结构桶、搭接于所述结构桶端部的对接法兰、套设于所述结构桶外且两端分别与所述主动端连接法兰和对接法兰端面固联的波纹密封桶、以及沿主动端周向均布的连接所述主动端连接法兰和对接法兰的至少四个电动推杆组件；所述对接法兰沿外周均布数目、位置与所述捕获杆组件相对应的捕获孔，所述对接法兰与所述结构桶搭接的端面处沿周向均布至少两个向结构桶内延伸的导向瓣，所述导向瓣向结构桶轴线方向倾斜；初始工况，所述对接法兰端面与所述结构桶端面贴合，所述结构桶端部侧面呈锥面，所述锥面与所述导向瓣倾角一致；对接工况，所述捕获爪深入捕获孔后张开后呈倒伞状，外轮廓尺寸大于所述捕获孔的直径，即张开后的捕获爪无法通过所述捕获孔。

作为优化，所述捕获杆组件伸长组件和捕获组件集成为一体，其中所述伸长组件包括伸长动作的驱动组件和伸长动作的执行组件，其中所述伸长动作的驱动组件包括设于底座外壳端面的第一电机，所述第一电机输出端朝向所述底座外壳内侧，且所述第一电机的输出端端部设有第一驱动齿轮，所述伸长动作的执行组件包括设于所述捕获杆外筒内部并与其同心的丝杠中筒和丝母套筒，所述丝母套筒套设于所述丝杠中筒之外，两者通过螺纹副连接，所述丝杠中筒与所述捕获杆外筒通过转动副连接，所述丝母套筒与所述捕获杆外筒为滑动配合，位于所述底座外壳内的所述丝杠中筒端部外周设有第一从动齿轮，所述第一从动齿轮与所述第一驱动齿轮相啮合；所述捕获组件包括捕获动作的驱动组件和捕获动作的执行组件，所述捕获动作的驱动组件包括设于底座外壳端面与所述第一电机平行设置的第二电机，以及设于所述第二电机输出端端部的第二驱动齿轮，所述捕获动作的执行组件包括穿过所述丝杠中筒并与其同心设置的回转轴和丝杠轴，所述丝杠轴穿过所述回转轴，所述丝杠轴与所述回转轴为滑动配合，所述回转轴与所述丝杠中筒通过转动副连接，位于所述底座外壳内的所述回转轴底端设有与所述第二驱动齿轮相啮合的第二从动齿轮，所述第一从动齿轮与第二从动齿轮同心但高度不同，所述第一驱动齿轮和第二驱动齿轮的高度与其分别对应；所述捕获杆外筒上端设有捕获执行器安装法兰，所述丝杠轴穿过所述捕获执行器安装法兰，且两者间为转动配合，所述丝杠轴伸出端为螺纹结构的丝杆，所述丝杆上设有与之配合的导向螺母，所述捕获执行器安装法兰的上端面沿周向均布至少两个锁爪所述锁爪中部与所述导向螺母之间通过连杆相连，所述连杆与所述锁爪和导向螺母均为铰接，所述锁爪随导向螺母移动实现张开和闭合。

根据该优化方案，所述伸长组件和捕获组件同心设置，两组件之间、伸长组件与捕获杆外筒之间通过轴承互为定位和支撑，阻隔不同组件间相对回转运动的影响，所述第一驱动齿轮和第二驱动齿轮高低错位放置，第一从动齿轮和第二从动齿轮同心设置，节省空间；所述锁爪、连杆、导向螺母及丝杆形成了基于四连杆机构原理的滑块摇杆机构，在丝杆转动作用下，导向螺母上下移动，形成滑块机构，带动锁爪上下摆动，从而实现捕获锁的开合运动。

作为优化，所述主动端设有四个电动推杆组件，所述电动推杆组件单分支为UPU结构，即两端与主动端连接法兰和对接法兰的连接处为万向铰链，中间为电动缸。

根据该优化方案，所述四个电动推杆组件组成4-UPU并联结构，所述4-UPU并联机构具有沿X、Y、Z轴移动的3个自由度和绕Z轴转动的1个自由度，可将对接法兰的捕获孔移动到捕获爪的捕捉范围内，驱动较少，较易控制。

作为优化，所述主动端设有六个电动推杆组件，所述电动推杆组件单分支为UPS结构，即中间电动缸与主动端连接法兰连接处为万向铰链，与对接法兰的连接处为球铰。

根据该优化方案，所述六个电动推杆组件组成6-UPS并联结构，所述6-UPS并联机构具有沿X、Y、Z轴移动的3个自由度和绕X、Y、Z轴转动的3个自由度，具有6自由度的6-UPS并联结构可将对接法兰与捕获端对接框进行精准定位，误差小，相较于4-UPU结构对接成功率更高，且电动缸与主动端连接法兰连接处为万向铰链代替球铰，可使电动缸电机端朝外，防止电动缸使用过程中绕电动缸轴线回转，使电机与波纹密封桶产生碰撞。

作为优化，所述丝母套筒一端内表面设有公称直径小于内壁直径的内螺纹段，所述内螺纹段长度为1-2倍内螺纹段公称直径。

根据该优化方案，所述丝母套筒内壁直径大于内螺纹段公称直径可防止丝杠中筒外壁与丝母套筒内壁产生刮擦，所述内螺纹段长度小于2倍的内螺纹公称直径，所述内螺纹长度不宜过长，防止驱动时所需克服的摩擦力过大，所述内螺纹长度太短则传动不稳定，所以所述内螺纹长度大于一倍公称直径。

作为优化，所述丝杠中筒外壁设有与所述丝母套筒的内螺纹段相适配的外螺纹段，所述外螺纹段从所述丝杠中筒一端起始，直至所述丝杠中筒与所述捕获杆外筒配合处。

根据该优化方案，所述丝杠中筒外壁的外螺纹长度与捕获杆组件行程相对应。

作为优化，所述捕获杆组件底板与丝杠轴位置对应处设有第一行程开关，所述捕获端对接框外周靠近端面处设有至少一个第二行程开关，所述捕获端对接框端面处设有橡胶密封环。

根据该优化方案，所述第一行程开关用于判断所述捕获杆组件处于伸出或复位状态，第二行程开关用于判断所述捕获端对接框是否与所述对接法兰端面完全贴合，所述橡胶密封环可防止对接接口处漏气。

作为优化，所述捕获孔设有倒锥面，所述锁爪的最大张开角度与所述倒锥面的锥度相适配。

根据该优化方案，为增加捕获对接对姿态的容差能力，捕获抓收拢状态下轮廓直径较小，倒锥孔的内径尺寸可满足捕获杆的过孔需求，使得两辆星球车之间即便存在姿态偏差，捕获杆伸长后仍可顺利穿过倒锥孔，捕获对接时，锁爪穿过捕获孔后张开，所述锁爪侧面与所述倒锥面贴合，增大受力面积，防止锐边与锁爪刚性接触，造成应力集中。

所述第一电机和第二电机外设有电机防尘罩，所述电机防尘罩与所述底座外壳端面固联。

根据该优化方案，所述电机防尘罩起到保护电机，防止电机磕碰和防尘等作用。

对于半主动控制式星球车对接系统的对接方法，包括如下步骤：

相对位置识别步骤：所述星球车识别到待对接的另一台星球车，两车靠近后，星球车具有捕获端的侧面和另一台星球车具有主动端的侧面靠近到一定距离；

主动端调姿步骤：根据捕获端位置调整电动推杆组件伸缩量，使所述捕获爪对准所述捕获孔或其轮廓落于所述捕获孔范围内；

实施对接步骤：所述捕获杆组件伸长，直至所述捕获爪穿过所述捕获孔，所述捕获爪张开到极限位置后，所述捕获杆组件缩短，所述捕获爪外端面与所述捕获孔孔沿相抵靠，所述捕获杆组件继续缩短，拉动所述对接法兰向所述捕获端对接框移动，所述电动推杆组件随动伸缩，所述结构桶与对接法兰分离，所述波纹密封桶与所述弹性拉杆组件随动伸长，直至所述对接法兰与所述捕获端对接框端部紧密贴合并密封后，所述捕获杆组件停止缩短；

分离步骤：所述锁爪收拢，所述捕获杆组件缩短至初始位置，所述电动推杆组件拉动所述对接法兰，向所述结构桶方向移动，移动过程中，所述导向瓣伸入所述结构桶，所述波纹密封桶随之缩短，直至所述电动推杆组件复位。

与现有技术相比，本申请的具有以下显著进步：

1)具有两处增大容差的设计，以适应更恶劣的地形环境，分别为所述捕获孔的大孔径设计和所述主动端的主动调姿设计，其中捕获爪收拢状态直径远小于捕获孔直径，使其在具有一定姿态偏差的情况下仍可穿过捕获孔，而主动端的主动调节功能主要是在调整两星球车位置后捕获爪仍无法具备穿过捕获孔的条件时使用，用以调整对接法兰的位姿，使其适应捕获爪的捕获条件，主动调姿的设计使其具备更大容差的调整适应能力，且驱动装置个数相较于现有的双主动调节对接模式更少，机构复杂度更低，可有效降低制造成本和控制难度；

2)对接过程简单，无论两星球车的初始姿态偏差如何变化，仅需主动控制1套空间并联机构运动调整至捕获爪在捕获孔捕获范围内，执行相同的控制步骤，即依次伸出捕获杆、展开锁爪、拉回捕获杆就可实现星球车对接，显著减少了复杂的迭代过程；

3)对接系统在分离过程中，电动推杆组件收缩，所述导向瓣具有横向偏差的校正能力，该设计使得主动端对接框及波纹密封筒在电动推杆的拉力作用下可自动恢复至对接前位置，无需额外的主动调整即可具备再次对接条件。

4)所述捕获杆组件安装在捕获端对接框外侧，所述电动推杆组件安装于结构桶外侧，均采用为周边布局方式，不占用对接通道，有利于宇航员顺利通过；

附图说明

图1是本发明的对接前星球车、捕获端和主动端的位置关系图；

图2是本发明的半主动控制式星球车对接系统的结构示意图；

图3是本发明的捕获端对接框的结构示意图；

图4是本发明的主动端的机构示意图；

图5是对接状态下捕获端和主动端的剖视图；

图6是图5中A处的局部放大图；

图7是本发明的捕获杆组件的驱动装置处的结构示意图；

图8是本发明的捕获杆组件的外部结构示意图；

图9是本发明的丝母套筒的结构示意图；

图10是本发明的丝杠中筒的结构示意图；

图11是本发明的丝杠轴的结构示意图；

图12是本发明的主动端的剖视图；

图13是图12中B处的局部放大图。

附图标记说明

1-捕获端，11-捕获端连接法兰，12-捕获端对接框、121-第二行程开关、122-橡胶密封环，13-捕获杆组件、131-捕获杆组件底板、132-底座外壳、133-捕获杆外筒、134-伸长组件、1341-第一电机、1342-第一驱动齿轮、1343-第一从动齿轮、1344-丝杠中筒、13441-外螺纹段、1345-丝母套筒、13451-内螺纹段、135-捕获组件、1350-第一行程开关、1351-第二电机、1352-第二驱动齿轮、1353-第二从动齿轮、1354-回转轴、1355-丝杠轴、13551-丝杆、1356-捕获执行器安装法兰、1357-导向螺母、1358-锁爪、1359-连杆、136-电机防尘罩；2-主动端，21-对接法兰、211-捕获孔、2111-倒锥面，22-导向瓣，23-结构桶，24-电动推杆组件，25-波纹密封桶，26-主动端连接法兰；3-星球车。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式(实施例)对本发明专利申请作进一步的说明，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明专利申请，但并不作为对本发明专利申请限制的依据。

实施例一

参见图1-13，本发明提供的半主动控制式星球车对接系统，包括设置于星球车3不同侧面的捕获端1和主动端2；所述主动端2可调整对接面姿态，所述捕获端1用于实施捕获；所述捕获端1包括与星球车3侧面固联的捕获端连接法兰11，垂直固联于所述捕获端连接法兰11的捕获端对接框12，及设于所述捕获端连接法兰11外周的至少两个的捕获杆组件13，所述捕获杆组件13朝向与所述捕获端对接框12相同，所述捕获杆组件13包括依次连接的捕获杆组件底板131、底座外壳132和捕获杆外筒133，所述捕获杆组件13还包括伸长组件134和捕获组件135；所述伸长组件134可实现长度的伸长和缩短，所述捕获组件135端部设有可开合的捕获爪，用以捕获主动端2；所述主动端2包括与星球车3侧面固联的主动端连接法兰26、垂直固联于所述主动端连接法兰26的结构桶23、搭接于所述结构桶23端部的对接法兰21、套设于所述结构桶23外且两端分别与所述主动端连接法兰26和对接法兰21端面固联的波纹密封桶25、以及沿主动端2周向均布的连接所述主动端连接法兰26和对接法兰21的至少四个电动推杆组件24；所述对接法兰21沿外周均布数目、位置与所述捕获杆组件13相对应的捕获孔211，所述对接法兰21与所述结构桶23搭接的端面处沿周向均布至少两个向结构桶23内延伸的导向瓣22，所述导向瓣22向结构桶23轴线方向倾斜；初始工况，所述对接法兰21端面与所述结构桶23端面贴合，所述结构桶23端部侧面呈锥面，所述锥面与所述导向瓣22倾角一致；对接工况，所述捕获爪深入捕获孔211后张开后呈倒伞状，外轮廓尺寸大于所述捕获孔211的直径，即张开后的捕获爪无法通过所述捕获孔211。

所述伸长组件134包括伸长动作的驱动组件和伸长动作的执行组件，其中所述伸长动作的驱动组件包括设于底座外壳132端面的第一电机1341，所述第一电机1341输出端朝向所述底座外壳132内侧，且所述第一电机1341的输出端端部设有第一驱动齿轮1342，所述伸长动作的执行组件包括设于所述捕获杆外筒133内部并与其同心的丝杠中筒1344和丝母套筒1345，所述丝母套筒1345套设于所述丝杠中筒1344之外，两者通过螺纹副连接，所述丝杠中筒1344与所述捕获杆外筒133通过转动副连接，所述丝母套筒1345与所述捕获杆外筒133为滑动配合，位于所述底座外壳132内的所述丝杠中筒1344端部外周设有第一从动齿轮1343，所述第一从动齿轮1343与所述第一驱动齿轮1342相啮合；所述捕获组件135包括捕获动作的驱动组件和捕获动作的执行组件，所述捕获动作的驱动组件包括设于底座外壳132端面与所述第一电机1341平行设置的第二电机1351，以及设于所述第二电机1351输出端端部的第二驱动齿轮1352，所述捕获动作的执行组件包括穿过所述丝杠中筒1344并与其同心设置的回转轴1354和丝杠轴1355，所述丝杠轴1355穿过所述回转轴1354，所述丝杠轴1355与所述回转轴1354为滑动配合，所述回转轴1354与所述丝杠中筒1344通过转动副连接，位于所述底座外壳132内的所述回转轴1354底端设有与所述第二驱动齿轮1352相啮合的第二从动齿轮1353，所述第一从动齿轮1343与第二从动齿轮1353同心但高度不同，所述第一驱动齿轮1342和第二驱动齿轮1352的高度与其分别对应；所述捕获杆外筒133上端设有捕获执行器安装法兰1356，所述丝杠轴1355穿过所述捕获执行器安装法兰1356，且两者间为转动配合，所述丝杠轴1355伸出端为螺纹结构的丝杆13551，所述丝杆13551上设有与之配合的导向螺母1357，所述捕获执行器安装法兰1356的上端面沿周向均布至少两个锁爪1358所述锁爪1358中部与所述导向螺母1357之间通过连杆1359相连，所述连杆1359与所述锁爪1358和导向螺母1357均为铰接，所述锁爪1358随导向螺母1357移动实现张开和闭合。

所述主动端2设有四个电动推杆组件24，所述电动推杆组件24单分支为UPU结构，即两端与主动端连接法兰26和对接法兰21的连接处为万向铰链，中间为电动缸。

所述丝母套筒1345一端内表面设有公称直径小于内壁直径的内螺纹段13451，所述内螺纹段13451长度为1-2倍内螺纹段13451公称直径。

所述丝杠中筒1344外壁设有与所述丝母套筒1345的内螺纹段13451相适配的外螺纹段13441，所述外螺纹段13441从所述丝杠中筒1344一端起始，直至所述丝杠中筒1344与所述捕获杆外筒133配合处。

所述捕获杆组件底板131与丝杠轴1355位置对应处设有第一行程开关1350，所述捕获端对接框12外周靠近端面处设有至少一个第二行程开关121，所述捕获端对接框12端面处设有橡胶密封环122。

所述捕获孔211设有倒锥面2111，所述锁爪1358的最大张开角度与所述倒锥面2111的锥度相适配。

所述第一电机1341和第二电机1351外设有电机防尘罩136，所述电机防尘罩136与所述底座外壳132端面固联。

实施例二

本实施例与实施例1的不同之处在于所述主动端2设有六个电动推杆组件24，所述电动推杆组件24单分支为UPS结构，即中间电动缸与主动端连接法兰26连接处为万向铰链，与对接法兰21的连接处为球铰。

实施例一中采用4-UPU并联结构作为主动端2的调姿装置，所述4-UPU并联机构具有沿X、Y、Z轴移动的3个自由度和绕Z轴转动的1个自由度，可将对接法兰21的捕获孔211移动到捕获爪的捕捉范围内，驱动较少，较易控制。

实施例二中采用6-UPS并联结构作为主动端2的调姿装置，所述6-UPS并联机构具有沿X、Y、Z轴移动的3个自由度和绕X、Y、Z轴转动的3个自由度，具有6自由度的6-UPS并联结构可将对接法兰21与捕获端对接框12进行精准定位，误差小，相较于4-UPU结构对接成功率更高，且电动缸与主动端连接法兰26连接处为万向铰链代替球铰，可使电动缸电机端朝外，防止电动缸使用过程中绕电动缸轴线回转，使电机与波纹密封桶产生碰撞。

主被动相结合的星球车自动对接方法，包括如下步骤：

相对位置识别步骤：所述星球车3识别到待对接的另一台星球车3，两车靠近后，星球车3具有捕获端1的侧面和另一台星球车3具有主动端2的侧面靠近到一定距离；

主动端调姿步骤：根据捕获端1位置调整电动推杆组件24伸缩量，使所述捕获爪对准所述捕获孔211或其轮廓落于所述捕获孔211范围内；

实施对接步骤：所述捕获杆组件13伸长，直至所述捕获爪穿过所述捕获孔211，所述捕获爪张开到极限位置后，所述捕获杆组件13缩短，所述捕获爪外端面与所述捕获孔211孔沿相抵靠，所述捕获杆组件13继续缩短，拉动所述对接法兰21向所述捕获端对接框12移动，所述电动推杆组件24随动伸缩，所述结构桶23与对接法兰21分离，所述波纹密封桶25与所述弹性拉杆组件24随动伸长，直至所述对接法兰21与所述捕获端对接框12端部紧密贴合并密封后，所述捕获杆组件13停止缩短；

分离步骤：所述锁爪1358收拢，所述捕获杆组件13缩短至初始位置，所述电动推杆组件24拉动所述对接法兰21，向所述结构桶23方向移动，移动过程中，所述导向瓣22伸入所述结构桶23，所述波纹密封桶25随之缩短，直至所述电动推杆组件24复位。

本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.半主动控制式星球车对接系统，其特征在于：包括设置于星球车(3)不同侧面的捕获端(1)和主动端(2)；所述主动端(2)可调整对接面姿态，所述捕获端(1)用于实施捕获；

所述捕获端(1)包括与星球车(3)侧面固联的捕获端连接法兰(11)，垂直固联于所述捕获端连接法兰(11)的捕获端对接框(12)，及设于所述捕获端连接法兰(11)外周的至少两个的捕获杆组件(13)，所述捕获杆组件(13)朝向与所述捕获端对接框(12)相同，所述捕获杆组件(13)包括依次连接的捕获杆组件底板(131)、底座外壳(132)和捕获杆外筒(133)，所述捕获杆组件(13)还包括伸长组件(134)和捕获组件(135)；

所述伸长组件(134)可实现长度的伸长和缩短，所述捕获组件(135)端部设有可开合的捕获爪，用以捕获主动端(2)；

所述主动端(2)包括与星球车(3)侧面固联的主动端连接法兰(26)、垂直固联于所述主动端连接法兰(26)的结构桶(23)、搭接于所述结构桶(23)端部的对接法兰(21)、套设于所述结构桶(23)外且两端分别与所述主动端连接法兰(26)和对接法兰(21)端面固联的波纹密封桶(25)、以及沿主动端(2)周向均布的连接所述主动端连接法兰(26)和对接法兰(21)的至少四个电动推杆组件(24)；

所述对接法兰(21)沿外周均布数目、位置与所述捕获杆组件(13)相对应的捕获孔(211)，所述对接法兰(21)与所述结构桶(23)搭接的端面处沿周向均布至少两个向结构桶(23)内延伸的导向瓣(22)，所述导向瓣(22)向结构桶(23)轴线方向倾斜；

初始工况，所述对接法兰(21)端面与所述结构桶(23)端面贴合，所述结构桶(23)端部侧面呈锥面，所述锥面与所述导向瓣(22)倾角一致；

对接工况，所述捕获爪深入捕获孔(211)后张开后呈倒伞状，外轮廓尺寸大于所述捕获孔(211)的直径，即张开后的捕获爪无法通过所述捕获孔(211)。

2.根据权利要求1所述的半主动控制式星球车对接系统，其特征在于：所述捕获杆组件(13)伸长组件(134)和捕获组件(135)集成为一体，其中所述伸长组件(134)包括伸长动作的驱动组件和伸长动作的执行组件，其中所述伸长动作的驱动组件包括设于底座外壳(132)端面的第一电机(1341)，所述第一电机(1341)输出端朝向所述底座外壳(132)内侧，且所述第一电机(1341)的输出端端部设有第一驱动齿轮(1342)，所述伸长动作的执行组件包括设于所述捕获杆外筒(133)内部并与其同心的丝杠中筒(1344)和丝母套筒(1345)，所述丝母套筒(1345)套设于所述丝杠中筒(1344)之外，两者通过螺纹副连接，所述丝杠中筒(1344)与所述捕获杆外筒(133)通过转动副连接，所述丝母套筒(1345)与所述捕获杆外筒(133)为滑动配合，位于所述底座外壳(132)内的所述丝杠中筒(1344)端部外周设有第一从动齿轮(1343)，所述第一从动齿轮(1343)与所述第一驱动齿轮(1342)相啮合；

所述捕获组件(135)包括捕获动作的驱动组件和捕获动作的执行组件，所述捕获动作的驱动组件包括设于底座外壳(132)端面与所述第一电机(1341)平行设置的第二电机(1351)，以及设于所述第二电机(1351)输出端端部的第二驱动齿轮(1352)，所述捕获动作的执行组件包括穿过所述丝杠中筒(1344)并与其同心设置的回转轴(1354)和丝杠轴(1355)，所述丝杠轴(1355)穿过所述回转轴(1354)，所述丝杠轴(1355)与所述回转轴(1354)为滑动配合，所述回转轴(1354)与所述丝杠中筒(1344)通过转动副连接，位于所述底座外壳(132)内的所述回转轴(1354)底端设有与所述第二驱动齿轮(1352)相啮合的第二从动齿轮(1353)，所述第一从动齿轮(1343)与第二从动齿轮(1353)同心但高度不同，所述第一驱动齿轮(1342)和第二驱动齿轮(1352)的高度与其分别对应；所述捕获杆外筒(133)上端设有捕获执行器安装法兰(1356)，所述丝杠轴(1355)穿过所述捕获执行器安装法兰(1356)，且两者间为转动配合，所述丝杠轴(1355)伸出端为螺纹结构的丝杆(13551)，所述丝杆(13551)上设有与之配合的导向螺母(1357)，所述捕获执行器安装法兰(1356)的上端面沿周向均布至少两个锁爪(1358)所述锁爪(1358)中部与所述导向螺母(1357)之间通过连杆(1359)相连，所述连杆(1359)与所述锁爪(1358)和导向螺母(1357)均为铰接，所述锁爪(1358)随导向螺母(1357)移动实现张开和闭合。

3.根据权利要求1所述的半主动控制式星球车对接系统，其特征在于：所述主动端(2)设有四个电动推杆组件(24)，所述电动推杆组件(24)单分支为UPU结构，即两端与主动端连接法兰(26)和对接法兰(21)的连接处为万向铰链，中间为电动缸。

4.根据权利要求1所述的半主动控制式星球车对接系统，其特征在于：所述主动端(2)设有六个电动推杆组件(24)，所述电动推杆组件(24)单分支为UPS结构，即中间电动缸与主动端连接法兰(26)连接处为万向铰链，与对接法兰(21)的连接处为球铰。

5.根据权利要求2所述的半主动控制式星球车对接系统，其特征在于：所述丝母套筒(1345)一端内表面设有公称直径小于内壁直径的内螺纹段(13451)，所述内螺纹段(13451)长度为1-2倍内螺纹段(13451)公称直径。

6.根据权利要求2所述的半主动控制式星球车对接系统，其特征在于：所述丝杠中筒(1344)外壁设有与所述丝母套筒(1345)的内螺纹段(13451)相适配的外螺纹段(13441)，所述外螺纹段(13441)从所述丝杠中筒(1344)一端起始，直至所述丝杠中筒(1344)与所述捕获杆外筒(133)配合处。

7.根据权利要求1所述的半主动控制式星球车对接系统，其特征在于：所述捕获杆组件底板(131)与丝杠轴(1355)位置对应处设有第一行程开关(1350)，所述捕获端对接框(12)外周靠近端面处设有至少一个第二行程开关(121)，所述捕获端对接框(12)端面处设有橡胶密封环(122)。

8.根据权利要求2所述的半主动控制式星球车对接系统，其特征在于：所述捕获孔(211)设有倒锥面(2111)，所述锁爪(1358)的最大张开角度与所述倒锥面(2111)的锥度相适配。

9.根据权利要求2所述的半主动控制式星球车对接系统，其特征在于：所述第一电机(1341)和第二电机(1351)外设有电机防尘罩(136)，所述电机防尘罩(136)与所述底座外壳(132)端面固联。

10.半主动控制式星球车对接系统的对接方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的半主动控制式星球车对接系统，包括如下步骤：

相对位置识别步骤：所述星球车(3)识别到待对接的另一台星球车(3)，两车靠近后，星球车(3)具有捕获端(1)的侧面和另一台星球车(3)具有主动端(2)的侧面靠近到一定距离；

主动端调姿步骤：根据捕获端(1)位置调整电动推杆组件(24)伸缩量，使所述捕获爪对准所述捕获孔(211)或其轮廓落于所述捕获孔(211)范围内；

实施对接步骤：所述捕获杆组件(13)伸长，直至所述捕获爪穿过所述捕获孔(211)，所述捕获爪张开到极限位置后，所述捕获杆组件(13)缩短，所述捕获爪外端面与所述捕获孔(211)孔沿相抵靠，所述捕获杆组件(13)继续缩短，拉动所述对接法兰(21)向所述捕获端对接框(12)移动，所述电动推杆组件(24)随动伸缩，所述结构桶(23)与对接法兰(21)分离，所述波纹密封桶(25)与所述电动推杆组件(24)随动伸长，直至所述对接法兰(21)与所述捕获端对接框(12)端部紧密贴合并密封后，所述捕获杆组件(13)停止缩短；

分离步骤：所述捕获杆组件(13)缩短至初始位置，所述电动推杆组件(24)拉动所述对接法兰(21)，向所述结构桶(23)方向移动，移动过程中，所述导向瓣(22)伸入所述结构桶(23)，所述波纹密封桶(25)随之缩短，直至所述电动推杆组件(24)复位。