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原文传递一种可重复使用空间碎片柔性抓捕布兜装置及抓捕方法

专利名称：	一种可重复使用空间碎片柔性抓捕布兜装置及抓捕方法
摘要：	本发明涉及一种可重复使用空间碎片柔性抓捕布兜装置及抓捕方法，该装置包括：布兜、收口拉绳、手爪、容腔拉绳、电机、本体；本体前端连接若干成对布置的多段指节组成的手爪，每两个关节连接处有转动副，转动副内部有扭转弹簧，扭转弹簧施力方向为使手爪张开的方向；布兜为弹性体，手爪指尖与布兜的边缘连接，布兜开口边缘周向对称设置有两个孔状套管，第一收口拉绳和第二收口拉绳的一端均连接设置在本体内的第一电机上，沿着中心对称设置的一对儿手爪，分别穿过两个孔状套管后，固定在孔状套管终端所在的布兜边缘处；容腔拉绳一端固定在布兜底部，另一端连接在第二电机前端输出轴的缠绕轮上。本发明能够实现低冲击可控展收和重复使用，提升空间碎片移除应用效益。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京空间飞行器总体设计部
发明人：	谭春林;刘永健;王宁;刘育强;刘学
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201910368555.4
公开号：	CN110182390A
代理机构：	中国航天科技专利中心
代理人：	马全亮
分类号：	B64G4/00(2006.01);B;B64;B64G;B64G4
申请人地址：	100094 北京市海淀区友谊路104号
主权项：	1.一种可重复使用空间碎片柔性抓捕布兜装置，其特征在于包括：布兜(1)、第一收口拉绳(3)、手爪(4)、容腔拉绳(6)、第一电机(7)、本体(8)、第二电机(9)以及第二收口拉绳(10)；本体(8)前端连接若干成对布置的手爪(4)，手爪(4)由多段指节组成，每两个关节连接处有转动副，转动副内部有扭转弹簧，扭转弹簧施力方向为使手爪(4)张开的方向；布兜(1)为弹性体，手爪(4)指尖与布兜(1)的边缘连接，布兜(1)开口边缘周向对称设置有两个孔状套管，第一收口拉绳(3)和第二收口拉绳(10)的一端均连接设置在本体(8)内的第一电机(7)上，沿着中心对称设置的一对儿手爪(4)，分别穿过两个孔状套管后，固定在孔状套管终端所在的布兜(1)边缘处；容腔拉绳(6)一端固定在布兜(1)底部，另一端连接在第二电机(9)前端输出轴的缠绕轮上。 2.根据权利要求1所述的一种可重复使用空间碎片柔性抓捕布兜装置，其特征在于：手爪(4)的数量为2N个，N为正整数，且手爪(4)均匀分布；手爪(4)的每段指节均为空心筒状结构。 3.根据权利要求2所述的一种可重复使用空间碎片柔性抓捕布兜装置，其特征在于：手爪(4)的每段指节内部均设置有一个第一导向轮(2)，第一收口拉绳(3)或第二收口拉绳(10)从所述对称设置的一对儿手爪(4)穿过时，通过第一导向轮(2)进行导向。 4.根据权利要求1所述的一种可重复使用空间碎片柔性抓捕布兜装置，其特征在于：两个孔状套管的长度相同，且长度的总和等于布兜(1)开口边缘周向长度。 5.根据权利要求1所述的一种可重复使用空间碎片柔性抓捕布兜装置，其特征在于：第一电机(7)输出端设置有缠绕轮，第一收口拉绳(3)和第二收口拉绳(10)均通过缠绕轮连接第一电机(7)，通过第一电机(7)驱动缠绕轮转动，进而实现第一收口拉绳(3)和第二收口拉绳(10)的收放。 6.根据权利要求1所述的一种可重复使用空间碎片柔性抓捕布兜装置，其特征在于：容腔拉绳(6)中间通过若干第二导向轮(5)转换方向；第二导向轮(5)固定安装在手爪(4)的空心指节内或者本体(8)内。 7.根据权利要求1所述的一种可重复使用空间碎片柔性抓捕布兜装置，其特征在于：发射时状态时，所有手爪(4)被外部约束至伸直状态，容腔拉绳(6)处于最大伸出长度，布兜(1)处于收缩状态；发射入轨后，所有手爪(4)约束被解除，手爪(4)在扭簧作用下呈张开状态，手爪(4)张开后，将布兜(1)展成最大开口状态，容腔拉绳(6)处于最大伸出长度，此时布兜(1)绷成近似平面状态。 8.根据权利要求1所述的一种可重复使用空间碎片柔性抓捕布兜装置，其特征在于：在抓捕目标前，容腔拉绳(6)在第二电机(9)驱动下逐渐回收长度，随之将布兜(1)拉长拉大，形成容腔。 9.根据权利要求8所述的一种可重复使用空间碎片柔性抓捕布兜装置，其特征在于：布兜(1)弹性要求：布兜(1)被拉大拉长成容腔的力小于手爪(4)每个关节扭簧收拢的力，使得容腔拉绳(6)在拉动布兜(1)的同时，手爪(4)维持张开状态。 10.根据权利要求1所述的一种可重复使用空间碎片柔性抓捕布兜装置，其特征在于：抓捕目标进入容腔后，第一收口拉绳(3)和第二收口拉绳(10)在第一电机(7)驱动下逐渐回收长度，随之使布兜(1)形成收口状态。 11.根据权利要求1所述的一种可重复使用空间碎片柔性抓捕布兜装置，其特征在于：当需要将抓捕目标释放出来时，第一收口拉绳(3)和第二收口拉绳(10)在第一电机(7)驱动下逐渐伸出长度，在扭簧作用下张开，布兜(1)形成开口，然后容腔拉绳(6)在第二电机(9)驱动下逐渐伸出长度，布兜(1) 在自身弹性下回缩成近似平面，将抓捕目标向外释放弹出。 12.一种基于据权利要求1～6中任一项所述的可重复使用空间碎片柔性抓捕布兜装置实现的抓捕方法，其特征在于步骤如下： (1)发射时状态时，所有手爪(4)被外部约束至伸直状态，容腔拉绳(6)处于最大伸出长度，布兜(1)处于收缩状态；发射入轨后，所有手爪(4)约束被解除，手爪(4)在扭簧作用下呈张开状态，手爪(4)张开后，将布兜(1)展成最大开口状态，容腔拉绳(6)处于最大伸出长度，此时布兜(1)绷成近似平面状态； (2)在抓捕目标前，容腔拉绳(6)在第二电机(9)驱动下逐渐回收长度，随之将布兜(1)拉长拉大，形成容腔；布兜(1)弹性要求：布兜(1)被拉大拉长成容腔的力小于手爪(4)每个关节扭簧收拢的力，使得容腔拉绳(6)在拉动布兜(1)的同时，手爪(4)维持张开状态； (3)抓捕目标进入容腔后，第一收口拉绳(3)和第二收口拉绳(10)在第一电机(7)驱动下逐渐回收长度，随之使布兜(1)形成收口状态，将抓捕目标困在其中； (4)当需要清理，将抓捕目标释放出来时，第一收口拉绳(3)和第二收口拉绳(10)在第一电机(7)驱动下逐渐伸出长度，在扭簧作用下张开，布兜(1)形成开口，然后容腔拉绳(6)在第二电机(9)驱动下逐渐伸出长度，布兜(1)在自身弹性下回缩成近似平面，将抓捕目标向外释放弹出。
所属类别：	发明专利