[发明专利]一种基于星箭对接环的非合作航天器对接锁紧系统

权利要求书

1.一种基于星箭对接环的非合作航天器对接锁紧系统，其特征在于，所述系统包括：

对接装置，用于测量和调整星箭对接环与锁紧装置的相对位置和姿态，使锁紧装置与星箭对接环的对接面接触；

锁紧装置，用于当锁紧装置与星箭对接环的对接面接触时，从径向锁紧星箭对接环的外沿；

所述锁紧装置包括多个锁紧部件和运动平台，多个锁紧部件分布在运动平台上，多个锁紧部件在运动平台上能够径向收缩或扩张；

所述运动平台包括上板、中板和驱动轴；

上板、中板均为环状，上板上设置有与锁紧部件相同数量的径向轨道，该轨道贯穿上板，每条轨道上配置一个锁紧部件，锁紧部件能在轨道上移动；

中板位于上板的下部，上板与中板不接触，中板的上表面沿圆周方向设置有螺旋槽，锁紧部件的底部设有螺纹，锁紧部件的底部螺纹穿过轨道与螺旋槽相配合；

驱动轴驱动中板旋转；

所述锁紧部件包括卡爪和滑动件，卡爪与星箭对接环的接触面为梯形斜面，卡爪固定在滑动件上，滑动件设置在轨道上，滑动件的底部设有螺纹；

所述对接装置包括全局相机、锁紧控制器、六自由度调整平台、与锁紧部件数量相同的测距仪、力传感器；

每个卡爪的顶部设置一个测距仪，卡爪和滑动件之间设置一个力传感器；全局相机设置在上板的上表面；

测距仪，用于测量卡爪到星箭对接环的对接面的距离；

力传感器，用于测量卡爪的受力；

全局相机，用于监测星箭对接环的图像；

六自由度调整平台，用于调整上板与星箭对接环的相对位置及卡爪与星箭对接环的对接面的距离；

锁紧控制器，用于根据全局相机监测的图像，确定上板与星箭对接环的相对位置；通过测距仪测得距离，确定卡爪与星箭对接环的对接面是否平行；通过力传感器测量到的力，确定卡爪与星箭对接环的对接面是否接触，控制六自由度调节装置，依次使上板与星箭对接环的位置相对、卡爪与星箭对接环的对接面平行、卡爪与星箭对接环的对接面接触，控制驱动轴工作，使卡爪沿着轨道径向收缩，实现对星箭对接环的锁紧；

锁紧控制器实现锁紧的过程：1、当接近非合作航天器的星箭对接环时，利用全局相机监测对接锁紧系统是否与星箭对接环的位置相对，若否，通过六自由度调整平台调整对接锁紧系统使其与星箭对接环位置相对；2、当对接锁紧系统与星箭对接环位置相对，根据多个测距仪测得的距离判断对接锁紧系统是否与星箭对接环平行，若不平行，通过六自由度调整平台调整卡爪到星箭对接环的距离；若多个距离信息相同时，即已平行；3、当对接锁紧系统与星箭对接环平行，且多个力传感器均有输出时，表明对接锁紧系统与星箭对接环的对接面接触，星箭对接环达到卡爪的锁紧范围；通过驱动电机控制驱动轴带动中板旋转，进一步带动卡爪径向同步收缩；卡爪与星箭对接环接触后，卡爪的梯形面设计使得径向收缩引起对星箭对接环的轴向拉紧，通过监测力传感器输出，确定是否锁紧到位。

2.根据权利要求1所述的基于星箭对接环的非合作航天器对接锁紧系统，其特征在于，所述驱动轴包括主动轴、驱动电机和多个从动轴，

主动轴和多个从动轴分布在中板底部的周围，中板的外沿设有螺纹，主动轴和从动轴分别通过锥齿轮与中板外沿螺纹连接，主动轴和从动轴同时支撑中板，驱动电机控制主动轴转动，带动中板转动，中板外沿螺纹带动从动轴旋转。

3.根据权利要求2所述的基于星箭对接环的非合作航天器对接锁紧系统，其特征在于，所述运动平台还包括下板；

驱动轴设置在下板上，下板设置在六自由度调整平台上。