[go: up one dir, main page]

CN108382612B - 一种针对空间旋转非合作目标的抓捕装置 - Google Patents

一种针对空间旋转非合作目标的抓捕装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108382612B
CN108382612B CN201810114218.8A CN201810114218A CN108382612B CN 108382612 B CN108382612 B CN 108382612B CN 201810114218 A CN201810114218 A CN 201810114218A CN 108382612 B CN108382612 B CN 108382612B
Authority
CN
China
Prior art keywords
claw
tooth
chassis
catching
cooperative
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810114218.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108382612A (zh
Inventor
袁建平
孙冲
韩大为
崔尧
朱战霞
张博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Sanyuan Aerospace Technology Co ltd
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Shenzhen Institute of Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University, Shenzhen Institute of Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN201810114218.8A priority Critical patent/CN108382612B/zh
Publication of CN108382612A publication Critical patent/CN108382612A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108382612B publication Critical patent/CN108382612B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/66—Arrangements or adaptations of apparatus or instruments, not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G4/00—Tools specially adapted for use in space
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G4/00—Tools specially adapted for use in space
    • B64G2004/005—Robotic manipulator systems for use in space

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • One-Way And Automatic Clutches, And Combinations Of Different Clutches (AREA)
  • Toys (AREA)
  • Superstructure Of Vehicle (AREA)

Abstract

本发明公开了一种针对空间旋转非合作目标的抓捕装置，包括底盘，以及安装于底盘上的抓捕网爪；底盘上设置有一个电机，抓捕网爪与驱动装置的根部连接处装配有缓冲机构。本发明通过设计由五个齿‑爪机构构成的辐条的张开和闭合，实现对“熊抱”旋转非合作目标。当齿爪闭合后，可以形成一个固定的外包络，该外包络可以抑制非合作目标的运动范围，使其无法逃脱。本发明在抓捕过程中发生碰撞时，通过压缩弹簧延长冲击力作用时间，进而减小冲击力。另外，本发明还通过万向节和微动开关串联，使五个齿‑爪机构实现串联控制，大大减小了控制的复杂性，提高了控制的可靠性。

Description

一种针对空间旋转非合作目标的抓捕装置
技术领域
本发明属于空间旋转非合作目标抓捕抓捕领域，涉及一种针对空间旋转非合作目标的抓捕装置。
背景技术
由于外界扰动，大多数非合作目标在空间中漂浮自旋。与合作目标不同，非合作目标无法确定抓捕点，因此无法采用传统接触点方式抓捕。其次，抓捕装置和旋转非合作目标之间存在相对运动，在抓捕时抓捕装置会受到冲击振动，而这种振动会直接传递到本体航天器，可能会导致航天器出现故障。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种针对空间旋转非合作目标的抓捕装置，该装置可以适应与旋转非合作目标的抓捕，能够减缓抓捕过程中受到的碰撞冲击力，从而减小冲击对主动航天器的扰动影响。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种针对空间旋转非合作目标的抓捕装置，包括底盘，以及安装于底盘上的抓捕网爪；底盘上设置有一个电机，抓捕网爪与驱动装置的根部连接处装配有缓冲机构；电机通过驱动装置带动抓捕网爪转动，进而改变抓捕网爪的张合角使抓捕网爪形成一个外部包络抱住非合作目标。
本发明进一步的改进在于：
底盘为圆环结构。
抓捕网爪包括均匀分布在底盘上的若干齿-爪机构，每个齿-爪机构均由一根中部带有折角的爪和两根装配在爪根部的齿组成。
齿-爪机构的数量为五个。
驱动装置包括布置在底盘上的若干单驱动单元，用于给抓捕网爪传输力矩以便做出张开或者闭合的抓捕动作。
每个单驱动单元包括一个微动开关和一个万向节，每根齿-爪机构通过万向节安装在底盘上，且万向节的端部通过限位销与微动开关相连；当首端单驱动单元在电机的驱动下工作后，首端单驱动单元带动下一个单驱动单元的微动开关，然后微动开关通过定位销带动万向节，将电机的力矩往下一个单驱动单元的微动开关输出，从而带动下一个单驱动单元。
缓冲机构包括扭簧和转动支架，转动支架安装于万向节上，扭簧设置于转动支架与爪根部之间；在非合作目标抓捕过程中，当齿-爪机构收拢闭合时，非合作目标与抓捕爪碰撞，冲击载荷会带动扭簧扭转，进而起到缓冲效果。
齿-爪机构的外包络几何尺寸能够使非合作目标无法逃脱。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过设计由五个齿-爪机构构成的辐条的张开和闭合，实现对“熊抱”旋转非合作目标。当齿爪闭合后，可以形成一个固定的外包络，该外包络可以抑制非合作目标的运动范围，使其无法逃脱。本发明在抓捕过程中发生碰撞时，通过压缩弹簧延长冲击力作用时间，进而减小冲击力。另外，本发明还通过万向节和微动开关串联，使五个齿-爪机构实现串联控制，大大减小了控制的复杂性，提高了控制的可靠性。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图；
图2为本发明转动齿-爪机构部件模块示意图；
图3为本发明串联驱动装置微动开关的示意图；
图4为本发明的串联驱动装置万向节的示意图。
其中，1-底盘；2-齿-爪机构；3-电机；4-爪；5-齿；6-微动开关；7-万向节；8-限位销。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1-4本发明，本发明针对空间旋转非合作目标的抓捕装置，包括圆环结构的底盘1，以及安装于底盘1上的抓捕网爪，抓捕网爪包括若干均匀分布在底盘1上的齿-爪机构2；底盘1上设置有一个电机3，电机3通过驱动装置带动齿-爪机构2转动，进而改变齿-爪机构2的张合角使若干齿-爪机构2形成一个外部包络抱住非合作目标。底盘1上均匀布置有五个齿-爪机构2，每个齿-爪机构2均由一根中部带有折角的爪4和两根装配在爪根部的齿5组成；驱动装置为布置在底盘1上的若干单驱动单元组成，用于给齿-爪机构2传输力矩以便做出张开或者闭合的抓捕动作；每个单驱动单元包括微动开关6和万向节7，当装配在抓捕装置底盘的首端单驱动单元工作后，会带动微动开关，然后微动开关带动万向节，将电机的力矩往下一个单驱动单元的微动开关输出，从而带动下一个单驱动单元。齿-爪机构2与驱动装置的根部连接处装配的缓冲机构，缓冲机构由扭簧、转动支架组成；每根齿-爪机构2通过限位销8与微动开关6连接。齿-爪机构的外包络几何尺寸能够使非合作目标无法逃脱。
本发明的原理：
由于旋转非合作目标运动具有运动状态不确定性，在抓捕过程中很难确定抓捕点。如图1所示，本发明是针对旋转非合作目标，在接近非合作目标的过程中，不是采用点接触抓捕，而是通过闭合抓捕装置的多个齿-爪机构，形成一个抓捕外包络，约束限制非合作目标的运动。为了实现“熊抱式”抓捕，设计五套齿-爪机构；单个齿-爪机构是由一根中部有折角的爪和两根装配在爪根部的齿组成，而“熊抱式”抓捕网爪由五套齿-爪机构组成，并均匀分布在抓捕装置的底盘。通过电机输出力矩可以转动齿-爪机构，进而改变齿-爪机构的张合角，针对非合作目标形成抓捕包络，最终实现“熊抱式”抓捕。在设计齿-爪机构的外包络几何尺寸时，需要确保两指之间的指缝不能使非合作目标逃脱。
如图2所示，抓捕旋转非合作目标时候，由于非合作目标和抓捕装置之间存在相对运动，故存在碰撞。因此本发明在齿-爪机构与驱动装置的根部连接处装配的缓冲机构，缓冲机构由扭簧、转动支架组成。在非合作目标抓捕过程中，当齿-爪机构收拢闭合时，如果非合作目标与抓捕爪碰撞，冲击载荷会带动扭簧扭转，进而起到缓冲效果。当在展开运动时，直接驱动轴通过限位销带动齿-爪机构的运动。
如图3所示，为了简化设计，五个齿-爪机构采用串联驱动实现控制，在单个电机驱动条件下，通过微动开关以及万向节将力矩传送到每个齿-爪机构单元，从而实现非合作目标的“熊抱”抓捕。驱动装置布置在抓捕装置的底盘上，用于给齿-爪机构传输力矩以便做出张开或者闭合的抓捕动作，五根齿-爪机构采用串联驱动方法，驱动模块由分别驱动五根齿-爪机构的单驱动单元组成，每个单驱动单元由微动开关和万向节组成。当装配在抓捕装置底盘的首端单驱动单元工作后，会带动微动开关，然后微动开关带动万向节，将电机的力矩往下一个单驱动单元的微动开关输出，从而带动下一个单驱动单元。每根齿-爪机构通过限位销与微动开关连接，在抓捕过程中仅采用单个电机，可以简化驱动模块，从而提高抓捕任务的可靠性和安全性。
本发明的工作过程：
整个抓捕过程为：给出抓捕执行，电机向收拢方向运动，驱动万向节，带动齿-爪机构闭合。当抓捕中发生碰撞，如果冲击力大于预定的阈值，则会带带动齿-爪机构向展开方向运动，进而压缩扭簧，减缓冲击，对齿-爪机构实施保护。在这个过程中电机保持力矩，直至完成非合作目标“熊抱”抓捕。
本发明的“熊抱式”抓捕是通过控制齿爪张合角抓捕旋转非合作目标，在无法确定抓捕点的情况下亦可以实现抓捕。五根齿-爪机构的张开和闭合，可形成封闭或者半封闭的包络空间，可以防止旋转非合作目标逃逸；同时通过控制电机转速，控制齿-爪机构的张合角从而实现“熊抱”式抓捕。冲击振动减缓装置，使其在抓捕过程中，减缓因为非合作目标和抓捕装置碰撞而产生的冲击。串联驱动装置，可在有效控制抓捕张合角的同时，简化控制方法，提高任务的可靠性和安全性。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种针对空间旋转非合作目标的抓捕装置，其特征在于，包括底盘（1），以及安装于底盘（1）上的抓捕网爪；底盘（1）上设置有一个电机（3），抓捕网爪与驱动装置的根部连接处装配有缓冲机构；电机（3）通过驱动装置带动抓捕网爪转动，进而改变抓捕网爪的张合角使抓捕网爪形成一个外部包络抱住非合作目标；抓捕网爪包括均匀分布在底盘（1）上的若干齿-爪机构（2），每个齿-爪机构（2）均由一根中部带有折角的爪（4）和两根装配在爪根部的齿（5）组成；驱动装置包括布置在底盘（1）上的若干单驱动单元，用于给抓捕网爪传输力矩以便做出张开或者闭合的抓捕动作；
每个单驱动单元包括一个微动开关（6）和一个万向节（7），每根齿-爪机构（2）通过万向节（7）安装在底盘（1）上，且万向节（7）的端部通过限位销（8）与微动开关（6）相连；当首端单驱动单元在电机（3）的驱动下工作后，首端单驱动单元带动下一个单驱动单元的微动开关，然后微动开关通过定位销带动万向节，将电机的力矩往下一个单驱动单元的微动开关输出，从而带动下一个单驱动单元。
2.根据权利要求1所述的针对空间旋转非合作目标的抓捕装置，其特征在于，底盘（1）为圆环结构。
3.根据权利要求1所述的针对空间旋转非合作目标的抓捕装置，其特征在于，齿-爪机构（2）的数量为五个。
4.根据权利要求1所述的针对空间旋转非合作目标的抓捕装置，其特征在于，缓冲机构包括扭簧和转动支架，转动支架安装于万向节（7）上，扭簧设置于转动支架与爪（4）根部之间；在非合作目标抓捕过程中，当齿-爪机构收拢闭合时，非合作目标与抓捕爪碰撞，冲击载荷会带动扭簧扭转，进而起到缓冲效果。
5.根据权利要求1所述的针对空间旋转非合作目标的抓捕装置，其特征在于，齿-爪机构（2）的外包络几何尺寸能够使非合作目标无法逃脱。
CN201810114218.8A 2018-02-05 2018-02-05 一种针对空间旋转非合作目标的抓捕装置 Active CN108382612B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810114218.8A CN108382612B (zh) 2018-02-05 2018-02-05 一种针对空间旋转非合作目标的抓捕装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810114218.8A CN108382612B (zh) 2018-02-05 2018-02-05 一种针对空间旋转非合作目标的抓捕装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108382612A CN108382612A (zh) 2018-08-10
CN108382612B true CN108382612B (zh) 2021-02-02

Family

ID=63075093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810114218.8A Active CN108382612B (zh) 2018-02-05 2018-02-05 一种针对空间旋转非合作目标的抓捕装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108382612B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109552673B (zh) * 2018-11-29 2022-03-11 西北工业大学 一种主动的能重复使用的空间末端抓捕装置及控制方法
CN112009729B (zh) * 2020-08-04 2021-09-21 北京航空航天大学 一种空间机器人球形外包络抓捕方法
CN113955160B (zh) * 2021-12-10 2023-06-16 北京科技大学 用于深空探测的可折展捕获装置及其操控方法
CN117002755B (zh) * 2023-08-03 2024-05-03 苏州三垣航天科技有限公司 一种空间运动目标抓捕网爪机构及其操控方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103072142A (zh) * 2012-12-26 2013-05-01 西北工业大学 一种空间绳系抓捕锁紧装置
CN103770955A (zh) * 2014-02-21 2014-05-07 上海交通大学 太空漂浮物捕获装置
CN203593177U (zh) * 2013-11-20 2014-05-14 上海宇航系统工程研究所 一种花瓣式捕获机构
CN203593178U (zh) * 2013-11-20 2014-05-14 上海宇航系统工程研究所 一种可卷曲的半刚性网爪捕获机构
CA2867476C (en) * 2012-03-19 2016-01-26 Macdonald, Dettwiler And Associates Inc. Spacecraft capture mechanism
CN205854540U (zh) * 2016-07-04 2017-01-04 西北工业大学 一种环抱抓捕空间碎片的装置
WO2017031482A1 (en) * 2015-08-20 2017-02-23 Michael Fitzgerald Modular space tether

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2867476C (en) * 2012-03-19 2016-01-26 Macdonald, Dettwiler And Associates Inc. Spacecraft capture mechanism
CN103072142A (zh) * 2012-12-26 2013-05-01 西北工业大学 一种空间绳系抓捕锁紧装置
CN203593177U (zh) * 2013-11-20 2014-05-14 上海宇航系统工程研究所 一种花瓣式捕获机构
CN203593178U (zh) * 2013-11-20 2014-05-14 上海宇航系统工程研究所 一种可卷曲的半刚性网爪捕获机构
CN103770955A (zh) * 2014-02-21 2014-05-07 上海交通大学 太空漂浮物捕获装置
WO2017031482A1 (en) * 2015-08-20 2017-02-23 Michael Fitzgerald Modular space tether
CN205854540U (zh) * 2016-07-04 2017-01-04 西北工业大学 一种环抱抓捕空间碎片的装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108382612A (zh) 2018-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108382612B (zh) 一种针对空间旋转非合作目标的抓捕装置
CN108382614B (zh) 一种针对外形不确定的空间碎片外包络抓捕装置
CN103072142B (zh) 一种空间绳系抓捕锁紧装置
CN108382613B (zh) 一种轻质机械碰撞式空间碎片抓捕网爪
CN102205542B (zh) 多路柔性件两关节复合型机器人手指装置
JP6342639B2 (ja) 窓開閉装置
CN210502250U (zh) 底盘结构以及机器人
CN206415785U (zh) 防碰撞传感器、防碰撞保护装置及焊接机器人
CN109353550B (zh) 一种用于主动软捕获空间碎片的末端执行器
CN101890722B (zh) 一种新型三自由度机械手爪
CN112193443B (zh) 一种用于空间非合作碎片捕获的笼型装置及其工作方法
CN106218921A (zh) 一种柔性可伸缩碰撞触发的抓捕机构及方法
CN106426240B (zh) 空程传动连杆耦合自适应机器人手指装置
CN103101055A (zh) 一种腱式欠驱动自适应多指手装置
JPH11173166A (ja) 車両用歯車伝達機構と吸気量制御装置
CN211424641U (zh) 一种智能通风器风阀启闭结构
CN215394923U (zh) 机器人末端被动柔顺气动扭力执行器
CN106041920B (zh) 空程传动柔性件耦合自适应机器人手指装置
CN208593454U (zh) 一种机器人
CN209795406U (zh) 一种远程自动破窗装置
KR20230035074A (ko) 자석 기어, 이를 갖는 액추에이터 유닛, 및 이를 이용한 링크 기구
CN209852582U (zh) 单旋翼无人机伺服控制系统的缓冲保护可调摆臂位置装置
CN205735005U (zh) 一种用于抓取机械手的双向机械关节
CN115847470B (zh) 一种基于机械臂具有自适应性的空间包络捕获末端执行器
CN207199524U (zh) 传动限位装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230109

Address after: 310018 Room 1414, Floor 14, Building 1, No. 795, No. 18 Avenue, Baiyang Street, Qiantang New District, Hangzhou, Zhejiang

Patentee after: Xinxin (Hangzhou) Technology Co.,Ltd.

Address before: 518057 Room 401, 4th floor, block B, South District, Shenzhen hi tech Industrial Park, Guangdong Province

Patentee before: RESEARCH & DEVELOPMENT INSTITUTE OF NORTHWESTERN POLYTECHNICAL University IN SHENZHEN

Patentee before: Northwestern Polytechnical University

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230519

Address after: Room 203-13, Building 4, Gangcheng Square, No. 20 North Ring Road, Taicang Port Economic and Technological Development Zone, Suzhou City, Jiangsu Province, 215434

Patentee after: Suzhou Sanyuan Aerospace Technology Co.,Ltd.

Address before: 310018 Room 1414, Floor 14, Building 1, No. 795, No. 18 Avenue, Baiyang Street, Qiantang New District, Hangzhou, Zhejiang

Patentee before: Xinxin (Hangzhou) Technology Co.,Ltd.