详情

原文传递一种用于空间碎片捕获的复合机械臂-绳系机构

专利名称：	一种用于空间碎片捕获的复合机械臂-绳系机构
摘要：	本发明公开的一种用于空间碎片捕获的复合机械臂‑绳系机构，属于航空航天技术领域。本发明主要由机械臂驱动电机、安装平台、三条以上机械臂组成的机械臂包络、安装在机械臂末端的收缩绳索和用于绳索收缩的封闭式卷筒构成。本发明通过机械臂驱动电机驱动机械臂实现机械臂包络扩张或收缩，进而调整机械臂包络空间大小，利用机械臂包络的大变形能力抓捕不同体积的空间碎片，末端的绳索或其他带状柔性介质吸收部分撞击能量。本发明无需被抓捕的空间碎片提供主动对接点，能够实现对处于旋转状态空间碎片的抓捕；与鱼叉式抓捕相比不会对空间碎片造成破坏；与绳网式抓捕相比，执行抓捕动作的的逆过程能够释放空间碎片，且具有折叠性以减小空间占用。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京理工大学
发明人：	陈宇岑;胡权;刘菲;方丽萍;沈东;郭川东;杨福仁
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910494475.3
公开号：	CN110143299A
代理机构：	北京理工正阳知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	邬晓楠
分类号：	B64G4/00(2006.01);B;B64;B64G;B64G4
申请人地址：	100081 北京市海淀区中关村南大街5号
主权项：	1.一种用于空间碎片捕获的复合机械臂-绳系机构，其特征在于：主要由机械臂驱动电机、安装平台(3)、三条以上机械臂组成的机械臂包络(1)、安装在机械臂末端的收缩绳索(2)和用于绳索收缩的封闭式卷筒(8)构成；所述封闭式卷筒(8)包括封闭式卷筒本体和卷筒驱动电机；安装平台(3)与卫星本体进行连接，每条机械臂均有两个以上关节，每个关节均为柱铰链接，并由机械臂驱动电机进行驱动，三条以上机械臂形成的机械臂包络(1)用于空间碎片的抓捕；机械臂驱动电机驱动机械臂实现收拢、扩张与折叠，进而控制机械臂包络(1)空间；底部收缩绳索由封闭式卷筒(8)进行驱动，收缩绳索(2)一端与封闭式卷筒(8)的转动部分连接，依次穿过其余机械臂末端的孔，另一端与封闭式卷筒(8)的固定部分连接，卷筒驱动电机驱动封闭式卷筒(8)控制绳索收缩，通过控制收缩绳索(2)的收缩实现对空间碎片的抓捕，此外，通过机械臂收拢与折叠形成的机械臂构包络(1)作为抓捕空间碎片的辅助手段；所述三条以上机械臂指包括三条及三条以上机械臂，两个以上关节指包括两个或两个以上关节。 2.如权利要求1所述的一种用于空间碎片捕获的复合机械臂-绳系机构，其特征在于：所述机械臂驱动电机包括顶部驱动电机(4)和中间驱动电机(5)。 3.如权利要求1所述的一种用于空间碎片捕获的复合机械臂-绳系机构，其特征在于：所述的三条以上机械臂与安装平台(3)连接的柱铰轴线在一个平面内，机械臂与安装平台(3)连接的柱铰轴线所在平面与安装平台(3)平行。 4.如权利要求1所述的一种用于空间碎片捕获的复合机械臂-绳系机构，其特征在于：所述的机械臂末端的孔轴线与机械臂中心线垂直，并能够以机械臂中心线为轴线自由旋转。 5.如权利要求1所述的一种用于空间碎片捕获的复合机械臂-绳系机构，其特征在于：在三条以上机械臂组成的机械臂包络(1)外布设弹性网。 6.如权利要求1所述的一种用于空间碎片捕获的复合机械臂-绳系机构，其特征在于：机械臂数量四条；每条机械臂关节数量两个。 7.如权利要求1所述的一种用于空间碎片捕获的复合机械臂-绳系机构，其特征在于：为了提高对空间碎片捕获的可靠性，增加收缩绳索(2)机构的绳索数量。 8.如权利要求1所述的一种用于空间碎片捕获的复合机械臂-绳系机构，其特征在于：为了提高对空间碎片捕获的可靠性，收缩绳索(2)替换为带状柔性介质。 9.如权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的一种用于空间碎片捕获的复合机械臂-绳系机构，其特征在于：工作方法为，步骤一：未执行抓捕任务前，三条以上机械臂处于折叠状态，减少火箭发射时对载荷空间的占用；步骤二：将机构展开，当执行抓捕任务时，包括如下两种抓捕方式：方式一：当末端的收缩绳索(2)位于空间碎片中间位置时，卷筒驱动电机驱动封闭式卷筒(8)控制收缩绳索(2)收缩，使收缩绳索(2)绳口不断收缩，最终收缩绳索(2)将空间碎片稳定捆绑，完成空间碎片抓捕；方式二：当空间碎片体积大于当前机械臂包络(1)，通过机械臂驱动电机驱动机械臂实现机械臂包络(1)扩张；当空间碎片进入到机械臂包络(1)内部时，卷筒驱动电机驱动封闭式卷筒(8)控制收缩绳索(2)收缩，带动机械臂包络(1)收缩，最终机械臂包络(1)将空间碎片固定在包络内部，完成空间碎片抓捕；步骤三：当步骤二抓捕到空间碎片后，将空间碎片回收至预设位置，卷筒驱动电机驱动封闭式卷筒(8)控制收缩绳索(2)放开，通过机械臂驱动电机驱动机械臂实现机械臂包络(1)扩张或调整空间碎片放置姿态，将空间碎片放至预设位置，完成单次抓捕到空间碎片任务；步骤四：按照步骤二至步骤三执行下一次抓捕任务，直至完成抓捕任务。 10.如权利要求9所述的一种用于空间碎片捕获的复合机械臂-绳系机构，其特征在于：本发明公开的一种用于空间碎片捕获的复合机械臂-绳系机构，当三条以上机械臂组成的机械臂包络(1)外布设弹性网，弹性网随着机械臂包络(1)扩张与收缩，抓捕空间碎片过程中，弹性网用于防止空间碎片漏出，提高抓捕可靠性。
所属类别：	发明专利