CN114368494A - 一种用于多体变构卫星的对接关节 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于多体变构卫星的对接关节，包括主动对接机构和被动对接机构，主动对接机构包括主动机构安装板、主动机构水平关节、第一交接法兰盘、主动锁紧机构，主动机构水平关节为旋转关节；被动对接机构包括被动机构传动法兰、被动机构安装板、被动机构水平关节、第二交接法兰盘、被动机构垂直关节、被动锁紧机构，被动机构水平关节、第二交接法兰盘、被动机构传动法兰与被动机构垂直关节共同构成二自由度机械臂，主动机构水平关节与被动机构水平关节的轴线平行，且与被动机构垂直关节的轴线垂直。本发明可任意角度变换，且结构简单，变构卫星完成对接后仍能实现相对运动。

Description

一种用于多体变构卫星的对接关节

技术领域

本发明主要涉及航天器技术领域，具体地说，涉及一种用于多体变构卫星的对接关节。

背景技术

随着微小卫星及其技术的蓬勃发展，结构固定的卫星已经难以满足各国对其提出的多任务执行能力、较强的环境适应性及抗风险等要求，因此人们将目光转向具有在轨变结构的自重构卫星。自重构卫星由数量不等的结构相同的卫星模块组成，可以在没有外力干预的情况下自主实现卫星构型的变化且无需增减卫星的任何部件。自重构卫星可根据不同任务需求，将原有构型的多个功能卫星模块重组成适应新任务的最佳构型；在局部卫星模块出现故障的情况下，可通过在轨重构完成备用模块与故障模块之间的替换，具有自修复功能；还可根据发射条件将自重构卫星调整到最佳的发射构型，进入轨道后通过在轨重组恢复到运行及工作形态。由于具有以上突出优势，自重构卫星作为新型卫星概念，得到近年来各国密切关注及发展。由于变构卫星由数量不等的结构相同的卫星模块组成，因此如何实现各卫星模块之间的对接和相对运动是必须解决的问题。

目前航天器上的对接机构主要有以下3种类型：锥杆式对接机构，通过一系列的传动伸缩装置，将两卫星拉近锁定；异体同构周边式对接机构，采用相同的机械结构，完成卫星的捕获对接任务；三叉形对接机构，借助三个抓钩和三个楔形开口，实现了较强的捕获对接功能。虽然上述对接机构都能很好地完成空间捕获对接功能，但是这些对接机构主要服务于大型飞船和卫星，结构复杂，体积质量较大，制造成本高昂，最重要的是完成对接后无法实现相对运动，因此不适用于小型变构卫星的对接。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于多体变构卫星的对接关节，可解决现有对接机构结构复杂，体积质量较大，制造成本高昂，完成对接后无法实现相对运动的缺陷。

本发明的用于多体变构卫星的对接关节，包括：

主动对接机构，所述主动对接机构包括主动机构安装板、主动机构水平关节、第一交接法兰盘、主动锁紧机构，所述主动机构水平关节的一端通过第一交接法兰盘与主动锁紧机构固定连接，其另一端与主动机构安装板固定连接，所述主动机构水平关节为旋转关节，所述主动对接机构通过主动机构安装板实现与一变构卫星的固定连接；

被动对接机构，所述被动对接机构包括被动机构传动法兰、被动机构安装板、被动机构水平关节、第二交接法兰盘、被动机构垂直关节、被动锁紧机构，所述被动机构水平关节通过第二交接法兰盘与被动机构传动法兰相连接，所述被动机构传动法兰连接被动机构垂直关节，所述被动机构垂直关节与被动锁紧机构固定连接，被动机构水平关节与被动机构安装板连接，所述被动机构水平关节、第二交接法兰盘、被动机构传动法兰与被动机构垂直关节共同构成二自由度机械臂，所述主动机构水平关节与被动机构水平关节的轴线平行，且所述被动机构垂直关节的轴线与主动机构水平关节与被动机构水平关节的轴线均垂直，所述被动对接机构通过被动机构安装板实现与另一变构卫星的连接；

所述用于多体变构卫星的对接关节通过主动机构水平关节和二自由度机械臂完成空间内任意角度的变换，当两变构卫星运动到预设对接位置时，由主动对接机构上的主动锁紧机构产生锁紧动作，将主动对接机构和被动对接机构锁紧，从而达到两变构卫星之间的锁紧对接状态。

进一步地，所述主动锁紧机构包括主动框架和锁紧装置，所述锁紧装置安装于主动框架内，所述主动框架上开设有第一锁紧孔，所述第一交接法兰盘与主动框架固定连接，所述被动锁紧机构上开设有第二锁紧孔，所述锁紧装置包括旋转夹持气缸、直线滚珠丝杠导轨、折弯固定板和导轨固定板，所述直线滚珠丝杠导轨通过导轨固定板固定于主动框架内，所述旋转夹持气缸通过折弯固定板与直线滚珠丝杠导轨固定连接，其中：

所述直线滚珠丝杠导轨包括导轨步进电机、步进电机固定板、联轴器、滑块、导轨丝杆、第一丝杠支架、导轨、安装底板和第二丝杠支架，所述安装底板、步进电机固定板和第一丝杠支架均固定于导轨固定板上，所述导轨和第二丝杠支架均固定于安装底板上，所述导轨步进电机通过步进电机固定板设置于主动框架内，所述导轨步进电机通过联轴器与导轨丝杆连接，所述导轨丝杆可转动地安装于第一丝杠支架和第二丝杠支架上，所述滑块套设于导轨丝杆上，并可在导轨上左右滑行，所述滑块与导轨丝杠之间构成螺旋副，且所述滑块与折弯固定板固定连接；

所述旋转夹持气缸包括气缸本体、气缸活塞杆、锁紧板，所述气缸活塞杆一端与气缸本体可伸缩地连接，其另一端与锁紧板连接，所述气缸本体固定于折弯固定板上；

当两个变构卫星运动到预设对接位置时，所述第一锁紧孔与第二锁紧孔对齐，所述锁紧板穿过第一锁紧孔与第二锁紧孔，并与第一锁紧孔与第二锁紧孔相嵌合构成型面连接将主动框架和被动锁紧机构锁紧，达到两变构卫星之间的锁紧。

进一步地，所述主动框架包括第一主动框架底盘、第一主动框架立柱、第二主动框架立柱、第三主动框架立柱、第二主动框架底盘，所述第一主动框架底盘和第二主动框架底盘左右相对且有间隔地设置，所述第一主动框架立柱、第二主动框架立柱和第三主动框架立柱均设置于第一主动框架底盘和第二主动框架底盘之间，且其两端分别与第一主动框架底盘和第二主动框架底盘连接，所述第一锁紧孔开设于第二主动框架底盘上。

进一步地，所述第一主动框架立柱垂直于第一主动框架底盘和第二主动框架底盘设置，且第二主动框架立柱和第三主动框架立柱均平行于第一主动框架立柱设置。

进一步地，所述被动锁紧机构包括第一被动框架底盘、第一阻尼器、第二被动框架底盘、第一被动框架立柱、第二被动框架立柱、第二阻尼器、第三被动框架立柱和第三阻尼器，所述第一被动框架底盘和第二被动框架底盘左右相对且有间隔地设置，所述第一被动框架立柱、第二被动框架立柱和第三被动框架立柱均设置于第一被动框架底盘和第二被动框架底盘之间，且其两端分别与第一被动框架底盘和第二被动框架底盘连接，所述第一阻尼器、第二阻尼器和第三阻尼器均安装于第一被动框架底盘上靠近第二被动框架底盘的一侧面，所述第二锁紧孔开设于第一被动框架底盘上。

进一步地，所述第一被动框架立柱垂直于第一被动框架底盘和第二被动框架底盘设置，且第二被动框架立柱和第三被动框架立柱均平行于第一被动框架立柱设置。

进一步地，所述安装底板、步进电机固定板和第一丝杠支架组成开口向上的半框型结构。

进一步地，所述被动机构水平关节和被动机构垂直关节为旋转关节件，均包括内部定子与外部旋转外壳，所述内部定子设置于外部旋转外壳内，且与外部旋转外壳相对转动，所述被动机构水平关节的内部定子通过第二交接法兰盘与被动机构传动法兰固定连接，其外部旋转外壳与被动机构安装板固定连接；所述被动机构垂直关节的内部定子与被动机构传动法兰固定连接，其外部旋转外壳与被动锁紧机构固定连接；

和/或，所述主动机构水平关节包括内部定子与外部旋转外壳，所述内部定子设置于外部旋转外壳内，且与外部旋转外壳相对转动，所述主动机构水平关节的内部定子与第一交接法兰盘固定连接，其外部旋转外壳与主动机构安装板固定连接。

进一步地，所述被动机构传动法兰、第二交接法兰盘、被动机构水平关节、被动机构安装板在同一轴线上从左至右依次设置，所述被动机构垂直关节设置于被动机构传动法兰的下方。

进一步地，所述用于多体变构卫星的对接关节还包括第一驱动装置和第二驱动装置，所述第一驱动装置与被动机构水平关节的外部旋转外壳连接，所述第二驱动装置与被动机构垂直关节的外部旋转外壳连接。

本发明的用于多体变构卫星的对接关节，包括主动对接机构和被动对接机构，所述主动对接机构包括所述主动对接机构包括主动机构安装板、主动机构水平关节、第一交接法兰盘、主动锁紧机构，所述主动机构水平关节的一端通过第一交接法兰盘与主动锁紧机构固定连接，其另一端与主动机构安装板固定连接，所述主动机构水平关节为旋转关节，所述主动对接机构通过主动机构安装板实现与一变构卫星的固定连接；所述被动对接机构包括被动机构传动法兰、被动机构安装板、被动机构水平关节、第二交接法兰盘、被动机构垂直关节、被动锁紧机构，所述被动机构水平关节通过第二交接法兰盘与被动机构传动法兰相连接，所述被动机构传动法兰连接被动机构垂直关节，所述被动机构垂直关节与被动锁紧机构固定连接，被动机构水平关节与被动机构安装板连接，所述被动机构水平关节、第二交接法兰盘、被动机构传动法兰与被动机构垂直关节共同构成二自由度机械臂，所述主动机构水平关节与被动机构水平关节的轴线平行，且所述被动机构垂直关节的轴线与主动机构水平关节与被动机构水平关节的轴线均垂直，所述被动对接机构通过被动机构安装板实现与另一变构卫星的连接。通过上述设置，由于所述主动机构水平关节为旋转关节，即主动对接机构具有一个自由度；被动机构水平关节、第二交接法兰盘、被动机构传动法兰与被动机构垂直关节共同构成二自由度机械臂，即被动对接机构具有两个自由度，则本发明总体具有三个自由度，理论上可以完成空间内任意角度的变换；同时，由于主动对接机构和被动对接机构分别安装于两个变构卫星上，当两变构卫星运动到预设对接位置时，由主动对接机构上的主动锁紧机构中锁紧装置产生锁紧动作，将主动对接机构和被动对接机构锁紧，达到卫星之间的对接状态。具有结构简单，且变构卫星完成对接后仍能实现相对运动的优点。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明一实施例的用于多体变构卫星的对接关节的结构示意图；

图2是本发明中主动对接机构的结构示意图；

图3是本发明中被动对接机构的结构示意图；

图4是本发明中主动锁紧机构的结构示意图；

图5是本发明中直线滚珠丝杠导轨的结构示意图；

图6是本发明中旋转夹持气缸的结构示意图；

图7是本发明中被动锁紧机构的结构示意图；

图8是本发明中被动锁紧机构的主视图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明中，使用的方位如“左”、“右”均以图1所示的视图为基准。术语“第一”、“第二”主要用于区分不同的部件，但不对部件进行具体限制。

参见图1-图8，本发明的用于多体变构卫星的对接关节，包括主动对接机构和被动对接机构，其中：该主动对接机构包括主动机构安装板101、主动机构水平关节102、第一交接法兰盘103、主动锁紧机构104，主动机构水平关节102的一端通过第一交接法兰盘103与主动锁紧机构104固定连接，其另一端与主动机构安装板101固定连接，主动机构水平关节102为旋转关节，上述主动对接机构通过主动机构安装板101实现与一变构卫星的固定连接；该被动对接机构包括被动机构传动法兰201、被动机构安装板202、被动机构水平关节203、第二交接法兰盘204、被动机构垂直关节205、被动锁紧机构206，被动机构水平关节203通过第二交接法兰盘204与被动机构传动法兰201相连接，被动机构传动法兰201连接被动机构垂直关节205，被动机构垂直关节205与被动锁紧机构206固定连接，被动机构水平关节203与被动机构安装板202连接，被动机构水平关节203、第二交接法兰盘204、被动机构传动法兰201与被动机构垂直关节205共同构成二自由度机械臂，主动机构水平关节102与被动机构水平关节203的轴线平行，且被动机构垂直关节205的轴线与主动机构水平关节102与被动机构水平关节203的轴线均垂直，上述被动对接机构通过被动机构安装板202实现与另一变构卫星的连接。由于主动机构水平关节102为旋转关节，被动机构水平关节203、第二交接法兰盘204、被动机构传动法兰201与被动机构垂直关节205共同构成二自由度机械臂，则主动对接机构具有一个旋转关节，被动对接机构具有两个对接关节，从而本发明在完成对接后可以获得三个自由度，其中，主动机构水平关节102、被动机构水平关节203轴线平行，被动机构垂直关节205的轴线与两者保持垂直关系，根据机器人理论，汇交轴线或两个轴线平行的三个姿态轴，理论上可以完成空间内任意角度的变换。因此，本发明通过主动机构水平关节102和上述二自由度机械臂可完成空间内任意角度的变换，当两变构卫星运动到预设对接位置时，由主动对接机构上的主动锁紧机构104产生锁紧动作，将主动对接机构和被动对接机构锁紧，从而达到两变构卫星之间的锁紧对接状态。图1即为两变构卫星运动到预设对接位置时的情形，从中可以看出，两变构卫星运动到预设对接位置时，主动锁紧机构104与被动锁紧机构206接触，具体通过主动锁紧机构104将主动锁紧机构104与被动锁紧机构206锁紧在一起，进而实现主动对接机构和被动对接机构的锁紧对接。

同时参见图3-图6，主动锁紧机构104包括主动框架和锁紧装置，锁紧装置安装于主动框架内，主动框架上开设有第一锁紧孔，第一交接法兰盘103与主动框架固定连接，被动锁紧机构206上开设有第二锁紧孔，锁紧装置包括旋转夹持气缸503、直线滚珠丝杠导轨506、折弯固定板507和导轨固定板509，直线滚珠丝杠导轨506通过导轨固定板509固定于主动框架内，旋转夹持气缸503通过折弯固定板507与直线滚珠丝杠导轨506固定连接，其中：直线滚珠丝杠导轨506包括导轨步进电机301、步进电机固定板302、联轴器303、滑块304、导轨丝杆305、第一丝杠支架306、导轨307、安装底板308和第二丝杠支架309，所述安装底板308、步进电机固定板302和第一丝杠支架306均固定于导轨固定板509上，所述导轨307和第二丝杠支架309均固定于安装底板308上，所述导轨步进电机301通过步进电机固定板302设置于主动框架内，所述导轨步进电机301通过联轴器303与导轨丝杆305连接，所述导轨丝杆305可转动地安装于第一丝杠支架306和第二丝杠支架309上，所述滑块304套设于导轨丝杆305上，并可在导轨307上左右滑行，所述滑块304与导轨丝杠305之间构成螺旋副，且所述滑块304与折弯固定板507固定连接；旋转夹持气缸503优选为转角气缸，包括气缸本体401、气缸活塞杆402、锁紧板403，所述气缸活塞杆402一端与气缸本体401可伸缩地连接，其另一端与锁紧板403连接，所述气缸本体401固定于折弯固定板507上。当两个变构卫星运动到预设对接位置时，第一锁紧孔与第二锁紧孔对齐，锁紧板403穿过第一锁紧孔与第二锁紧孔，并与第一锁紧孔与第二锁紧孔相嵌合构成型面连接将主动框架和被动锁紧机构206锁紧，达到两变构卫星之间的锁紧。需要说明的是，第一锁紧孔与第二锁紧孔优选为腰型孔，锁紧板403为与该腰型孔相配合的结构。当然，该第一锁紧孔与第二锁紧孔也并不限于腰型孔，还可为U形孔、圆孔或其他形状的通孔。

优选地，安装底板308、步进电机固定板302和第一丝杠支架306组成开口向上的半框型结构，联轴器303、滑块304、导轨丝杆305、导轨307和第二丝杠支架309均位于该半框型结构内，导轨固定板509与安装底板308平行设置，且导轨固定板509的长度长于安装底板308。

具体地，如图4所示，主动框架包括第一主动框架底盘501、第一主动框架立柱502、第二主动框架立柱505、第三主动框架立柱508、第二主动框架底盘504，第一主动框架底盘501和第二主动框架底盘504左右相对且有间隔地设置，所述第一主动框架立柱502、第二主动框架立柱505和第三主动框架立柱508均设置于第一主动框架底盘501和第二主动框架底盘504之间，且其两端分别与第一主动框架底盘501和第二主动框架底盘504连接，第一锁紧孔开设于第二主动框架底盘504上。第一主动框架立柱502垂直于第一主动框架底盘501和第二主动框架底盘504设置，且第二主动框架立柱505和第三主动框架立柱508均平行于第一主动框架立柱502设置。

同时，参见图7-图8，被动锁紧机构206包括第一被动框架底盘601、第一阻尼器602、第二被动框架底盘603、第一被动框架立柱604、第二被动框架立柱605、第二阻尼器606、第三被动框架立柱607和第三阻尼器608，第一被动框架底盘601和第二被动框架底盘603左右相对且有间隔地设置，第一被动框架立柱604、第二被动框架立柱605和第三被动框架立柱607均设置于第一被动框架底盘601和第二被动框架底盘603之间，且其两端分别与第一被动框架底盘601和第二被动框架底盘603连接，第一阻尼器602、第二阻尼器606和第三阻尼器608均安装于第一被动框架底盘601上靠近第二被动框架底盘603的一侧面，所述第二锁紧孔开设于第一被动框架底盘601上。第一被动框架立柱604垂直于第一被动框架底盘601和第二被动框架底盘603设置，且第二被动框架立柱605和第三被动框架立柱607均平行于第一被动框架立柱604设置。

本发明中当两变构卫星运动到第二主动框架底盘104与第一被动框架底盘201外侧相互接触，且第一锁紧孔与第二锁紧孔对齐时，导轨步进电机301经联轴器303驱动导轨丝杠305正转，导轨丝杠305与滑块304之间构成螺旋副，因此，导轨丝杠305的转动会转化为滑块304沿导轨307的移动，此时滑块304沿导轨307向右移动，由于滑块304与折弯固定板107固定连接，气缸本体401固定于折弯固定板107上，从而滑块304推动旋转夹持气缸103右移，当旋转夹持气缸103被运送到指定锁紧位置后，旋转夹持气缸103通气，气缸本体401推动气缸活塞杆402向右移动，此时，锁紧板403穿过第一锁紧孔和第二锁紧孔，并与第二锁紧孔对齐。由于旋转夹持气缸103为转角气缸，可实现先直线再旋转90度的功能，因此，在锁紧板403穿过第一锁紧孔和第二锁紧孔，并与第二锁紧孔对齐后旋转90°，进入待锁紧状态；之后，导轨步进电机301驱动导轨丝杠305反转，从而驱动滑块304带动旋转夹持气缸103与锁紧板403左移，最终第一锁紧孔、第二锁紧孔与锁紧板403相嵌合构成型面连接，实现主动对接机构和被动对接机构间的锁紧，达到两变构卫星之间的周向和轴向锁紧。

需要说明的是，在图4和图7所示的实施例中，主动框架立柱和被动框架立柱的数量均优选为三个，即主动框架立柱为第一主动框架立柱102、第二主动框架立柱105和第三主动框架立柱108，被动框架立柱为第一被动框架立柱204、第二被动框架立柱205和第三被动框架立柱207。应当清楚，主动框架立柱和被动框架立柱的数量也可以为四个，当然，主动框架立柱和被动框架立柱的数量还可以有其他更多可能，均可以实现本发明的技术效果。

在进一步的技术方案中，步进电机固定板302上开设有安装孔，导轨步进电机301的输出轴穿过安装孔与联轴器303的一端连接，联轴器303的另一端与导轨丝杆305连接。

作为本发明的优选实施例，被动机构水平关节203和被动机构垂直关节205为旋转关节件，均包括内部定子与外部旋转外壳，内部定子设置于外部旋转外壳内，且与外部旋转外壳相对转动，具体地，被动机构水平关节203的内部定子通过第二交接法兰盘204与被动机构传动法兰201固定连接，其外部旋转外壳与被动机构安装板202固定连接；被动机构垂直关节205的内部定子与被动机构传动法兰201固定连接，其外部旋转外壳与被动锁紧机构206固定连接。当相邻两个变构卫星之间需要扭转或弯曲变构时，转动被动机构水平关节203和/或被动机构垂直关节205的外部旋转外壳即可实现，具有结构简单，可灵活调整变构卫星位置的优点。

本发明中为实现外部旋转外壳的转动，被动机构水平关节203的外部旋转外壳连接第一驱动装置，被动机构垂直关节205的外部旋转外壳连接第二驱动装置，通过第一驱动装置和第二驱动装置分别驱动被动机构水平关节203的外部旋转外壳和被动机构垂直关节205的外部旋转外壳转动。需要说明的是上述第一驱动装置和/或第二驱动装置可以具有多种可能结构，如包括马达、电动机。

优选地，主动机构水平关节102也包括内部定子与外部旋转外壳，内部定子设置于外部旋转外壳内，且与外部旋转外壳相对转动，该主动机构水平关节102的内部定子与第一交接法兰盘103固定连接，其外部旋转外壳与主动机构安装板101固定连接。需要说明的是，主动机构水平关节102的外部旋转外壳也可连接如马达或电动机的驱动装置。

在进一步地技术方案中，如图3所示，被动机构传动法兰201、第二交接法兰盘204、被动机构水平关节203、被动机构安装板202在同一轴线上从左至右依次设置，被动机构垂直关节205设置于被动机构传动法兰201的下方。

总之，相比现有技术，本发明中旋转夹持气缸503与直线滚珠丝杠导轨506之间通过折弯固定板507连接，直线滚珠丝杠导轨506固定在导轨固定板509上，四者共同组成了主动锁紧机构104的锁紧装置；锁紧装置通过导轨固定板509与第一主动框架底盘501连接；主动机构水平关节102通过第一交接法兰盘103实现与主动锁紧机构104的安装；主动机构水平关节102与主动机构安装板101连接，整个主动对接机构可通过主动机构安装板101实现与变构卫星的连接。被动机构水平关节203通过第二交接法兰盘204与被动机构传动法兰201相连接，被动机构传动法兰201连接第二交接法兰盘204与被动机构垂直关节205，四者构成了二自由度机械臂；被动机构垂直关节205与被动锁紧机构206连接，被动机构水平关节203与被动机构安装板202连接，整个被动对接机构可通过被动机构安装板202实现与卫星的连接。上述主动对接机构具有一个旋转关节，被动对接机构具有两个对接关节，本发明对接关节完成对接后可以获得三个自由度，其中，主动机构水平关节102、被动机构水平关节203轴线平行，被动机构垂直关节205的轴线与两者保持垂直关系，可完成空间内任意角度的变换；当两变构卫星运动到对接位置时，主动锁紧机构103产生动作，将主动框架301和被动框架402锁紧，从而达到两变构卫星之间的对接状态。本发明具有结构简单，且变构卫星完成对接后仍能实现相对运动的优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于多体变构卫星的对接关节，其特征在于，包括：

主动对接机构，所述主动对接机构包括主动机构安装板（101）、主动机构水平关节（102）、第一交接法兰盘（103）、主动锁紧机构（104），所述主动机构水平关节（102）的一端通过第一交接法兰盘（103）与主动锁紧机构（104）固定连接，其另一端与主动机构安装板（101）固定连接，所述主动机构水平关节（102）为旋转关节，所述主动对接机构通过主动机构安装板（101）实现与一变构卫星的固定连接；

被动对接机构，所述被动对接机构包括被动机构传动法兰（201）、被动机构安装板（202）、被动机构水平关节（203）、第二交接法兰盘（204）、被动机构垂直关节（205）、被动锁紧机构（206），所述被动机构水平关节（203）通过第二交接法兰盘（204）与被动机构传动法兰（201）相连接，所述被动机构传动法兰（201）连接被动机构垂直关节（205），所述被动机构垂直关节（205）与被动锁紧机构（206）固定连接，被动机构水平关节（203）与被动机构安装板（202）连接，所述被动机构水平关节（203）、第二交接法兰盘（204）、被动机构传动法兰（201）与被动机构垂直关节（205）共同构成二自由度机械臂，所述主动机构水平关节（102）与被动机构水平关节（203）的轴线平行，且所述被动机构垂直关节（205）的轴线与主动机构水平关节（102）与被动机构水平关节（203）的轴线均垂直，所述被动对接机构通过被动机构安装板（202）实现与另一变构卫星的连接；

所述用于多体变构卫星的对接关节通过主动机构水平关节（102）和二自由度机械臂完成空间内任意角度的变换，当两变构卫星运动到预设对接位置时，由主动对接机构上的主动锁紧机构（104）产生锁紧动作，将主动对接机构和被动对接机构锁紧，从而达到两变构卫星之间的锁紧对接状态。

2.根据权利要求1所述的用于多体变构卫星的对接关节，其特征在于，所述主动锁紧机构（104）包括主动框架和锁紧装置，所述锁紧装置安装于主动框架内，所述主动框架上开设有第一锁紧孔，所述第一交接法兰盘（103）与主动框架固定连接，所述被动锁紧机构（206）上开设有第二锁紧孔，所述锁紧装置包括旋转夹持气缸（503）、直线滚珠丝杠导轨（506）、折弯固定板（507）和导轨固定板（509），所述直线滚珠丝杠导轨（506）通过导轨固定板（509）固定于主动框架内，所述旋转夹持气缸（503）通过折弯固定板（507）与直线滚珠丝杠导轨（506）固定连接，其中：

所述直线滚珠丝杠导轨（506）包括导轨步进电机（301）、步进电机固定板（302）、联轴器（303）、滑块（304）、导轨丝杆（305）、第一丝杠支架（306）、导轨（307）、安装底板（308）和第二丝杠支架（309），所述安装底板（308）、步进电机固定板（302）和第一丝杠支架（306）均固定于导轨固定板（509）上，所述导轨（307）和第二丝杠支架（309）均固定于安装底板（308）上，所述导轨步进电机（301）通过步进电机固定板（302）设置于主动框架内，所述导轨步进电机（301）通过联轴器（303）与导轨丝杆（305）连接，所述导轨丝杆（305）可转动地安装于第一丝杠支架（306）和第二丝杠支架（309）上，所述滑块（304）套设于导轨丝杆（305）上，并可在导轨（307）上左右滑行，所述滑块（304）与导轨丝杠（305）之间构成螺旋副，且所述滑块（304）与折弯固定板（507）固定连接；

所述旋转夹持气缸（503）包括气缸本体（401）、气缸活塞杆（402）、锁紧板（403），所述气缸活塞杆（402）一端与气缸本体（401）可伸缩地连接，其另一端与锁紧板（403）连接，所述气缸本体（401）固定于折弯固定板（507）上；

当两个变构卫星运动到预设对接位置时，所述第一锁紧孔与第二锁紧孔对齐，所述锁紧板（403）穿过第一锁紧孔与第二锁紧孔，并与第一锁紧孔与第二锁紧孔相嵌合构成型面连接将主动框架和被动锁紧机构（206）锁紧，达到两变构卫星之间的锁紧。

3.根据权利要求2所述的用于多体变构卫星的对接关节，其特征在于，所述主动框架包括第一主动框架底盘（501）、第一主动框架立柱（502）、第二主动框架立柱（505）、第三主动框架立柱（508）、第二主动框架底盘（504），所述第一主动框架底盘（501）和第二主动框架底盘（504）左右相对且有间隔地设置，所述第一主动框架立柱（502）、第二主动框架立柱（505）和第三主动框架立柱（508）均设置于第一主动框架底盘（501）和第二主动框架底盘（504）之间，且其两端分别与第一主动框架底盘（501）和第二主动框架底盘（504）连接，所述第一锁紧孔开设于第二主动框架底盘（504）上。

4.根据权利要求3所述的用于多体变构卫星的对接关节，其特征在于，所述第一主动框架立柱（502）垂直于第一主动框架底盘（501）和第二主动框架底盘（504）设置，且第二主动框架立柱（505）和第三主动框架立柱（508）均平行于第一主动框架立柱（502）设置。

5.根据权利要求2所述的用于多体变构卫星的对接关节，其特征在于，所述被动锁紧机构（206）包括第一被动框架底盘（601）、第一阻尼器（602）、第二被动框架底盘（603）、第一被动框架立柱（604）、第二被动框架立柱（605）、第二阻尼器（606）、第三被动框架立柱（607）和第三阻尼器（608），所述第一被动框架底盘（601）和第二被动框架底盘（603）左右相对且有间隔地设置，所述第一被动框架立柱（604）、第二被动框架立柱（605）和第三被动框架立柱（607）均设置于第一被动框架底盘（601）和第二被动框架底盘（603）之间，且其两端分别与第一被动框架底盘（601）和第二被动框架底盘（603）连接，所述第一阻尼器（602）、第二阻尼器（606）和第三阻尼器（608）均安装于第一被动框架底盘（601）上靠近第二被动框架底盘（603）的一侧面，所述第二锁紧孔开设于第一被动框架底盘（601）上。

6.根据权利要求5所述的用于多体变构卫星的对接关节，其特征在于，所述第一被动框架立柱（604）垂直于第一被动框架底盘（601）和第二被动框架底盘（603）设置，且第二被动框架立柱（605）和第三被动框架立柱（607）均平行于第一被动框架立柱（604）设置。

7.根据权利要求2所述的用于多体变构卫星的对接关节，其特征在于，所述安装底板（308）、步进电机固定板（302）和第一丝杠支架（306）组成开口向上的半框型结构。

8.根据权利要求1所述的用于多体变构卫星的对接关节，其特征在于，所述被动机构水平关节（203）和被动机构垂直关节（205）为旋转关节件，均包括内部定子与外部旋转外壳，所述内部定子设置于外部旋转外壳内，且与外部旋转外壳相对转动，所述被动机构水平关节（203）的内部定子通过第二交接法兰盘（204）与被动机构传动法兰（201）固定连接，其外部旋转外壳与被动机构安装板（202）固定连接；所述被动机构垂直关节（205）的内部定子与被动机构传动法兰（201）固定连接，其外部旋转外壳与被动锁紧机构（206）固定连接；

和/或，所述主动机构水平关节（102）包括内部定子与外部旋转外壳，所述内部定子设置于外部旋转外壳内，且与外部旋转外壳相对转动，所述主动机构水平关节（102）的内部定子与第一交接法兰盘（103）固定连接，其外部旋转外壳与主动机构安装板（101）固定连接。

9.根据权利要求8所述的用于多体变构卫星的对接关节，其特征在于，所述被动机构传动法兰（201）、第二交接法兰盘（204）、被动机构水平关节（203）、被动机构安装板（202）在同一轴线上从左至右依次设置，所述被动机构垂直关节（205）设置于被动机构传动法兰（201）的下方。

10.根据权利要求8所述的用于多体变构卫星的对接关节，其特征在于，还包括第一驱动装置和第二驱动装置，所述第一驱动装置与被动机构水平关节（203）的外部旋转外壳连接，所述第二驱动装置与被动机构垂直关节（205）的外部旋转外壳连接。

Images