[发明专利]一种三指式非合作目标捕获机构及其捕获方法

说明书

一种三指式非合作目标捕获机构及其捕获方法，涉及空间机器人技术领域。本发明为解决现有的捕获机构体积大、质量重的缺点，进而提供一种三指式非合作目标捕获机构。本发明所述的驱动装置设置在支撑壁内，滚珠丝杠轴的顶端铰接在上盖板上并可旋转，底端连接在驱动装置上；所述的丝杠螺母套在滚珠丝杠轴上并与滚珠丝杠轴组合成螺旋副；转接件紧套在丝杠螺母上并与捕获指的底端通过铰接件铰接在一起；捕获指的捕获端通过上盖板与支撑壁形成的伸缩孔伸出支撑壁并处于上盖板的上端；通过滚珠丝杠轴的转动带动丝杠螺母做上下直线运动，从而带动捕获指相对于支撑壁进行伸缩。本发明用于非合作目标的捕获。

技术领域

本发明属于空间机器人技术领域，涉及一种非合作目标捕获机构，尤其涉及一种三指式非合作目标捕获机构及其捕获方法。

背景技术

随着技术的发展，世界各国对航天领域加大了研究力度，然而地球的轨道资源稀缺，尤其是作为通信卫星使用的地球静止轨道，更是一条极其珍贵的独特轨道。因此，在轨捕获技术已经成为世界范围内航天领域的一个研究热点和难点。非合作目标在轨捕获将会在辅助机构展开、卫星燃料加注、维修和更换故障元件等方面发挥重要的作用。非合作目标在轨捕获的一大技术难点在于捕获机构的设计。

相对于合作目标，非合作目标的最大特点在于其上没有专门的对接接口。专利CN102849228B、CN104176279 B和CN107628277 A针对卫星的远地点反冲发动机喷管提出了捕获机构，该捕获机构不适用于星箭对接环的捕获。专利CN106628278 A提出了星箭对接环的一种捕获机构和方法，该专利采用四连杆捕获手指和水平锁紧机构，虽然该捕获机构对星箭对接环的捕获具有容差大、响应速度快等优点，但是存在体积大、质量重等缺点。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：现有的非合作目标捕获机构存在体积大、质量重的缺点，进而提供一种三指式非合作目标捕获机构。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：所述的三指式非合作目标捕获机构包括壳体、驱动装置、滚珠丝杠轴、丝杠螺母、转接件和捕获指；

所述的壳体包括支撑壁、上盖板、下底板和支撑板；所述的上盖板扣在支撑壁的上端，下底板处于支撑壁的底端，支撑板处于支撑壁内并处于偏下的位置；

所述的驱动装置设置在支撑壁内，滚珠丝杠轴的顶端铰接在上盖板上并可旋转，底端连接在驱动装置上；所述的丝杠螺母套在滚珠丝杠轴上并与滚珠丝杠轴组合成螺旋副；转接件紧套在丝杠螺母上并与捕获指的底端通过铰接件铰接在一起；捕获指的捕获端通过上盖板与支撑壁形成的伸缩孔伸出支撑壁并处于上盖板的上端；通过滚珠丝杠轴的转动带动丝杠螺母做上下直线运动，从而带动捕获指相对于支撑壁进行伸缩；

所述的驱动装置包括电机、制动器、主动轮和从动轮；所述的电机设置在支撑板的上方，主动轮与从动轮设置在支撑板的下方，制动器设置在电机的上端；电机的电机轴上端伸入到制动器中，下端穿过支撑板与主动轮固定连接，从动轮与滚珠丝杠轴的底端固定连接，主动轮和从动轮相互啮合。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用分离式无刷直流电机和带有方块形凹坑的捕获指减小了捕获机构的尺寸和重量；

2、本发明适用于国际航天器通用的1194mm星箭对接环，保证了本发明可以适应多种空间非合作目标飞行器的捕获；

3、本发明捕获指的端部通过退让机构的设计，可以有效减小捕获星箭对接环时的碰撞力，避免星箭对接环和捕获机构因碰撞力过大造成的损害；

4、本发明采用分离式无刷直流电机和失电制动器经过齿轮减速器驱动中空的滚珠丝杠轴转动，从而带动捕获指进行快速张开和闭合的捕获动作，实现非合作目标星箭对接环的快速捕获；并保证了捕获机构具有集成度高、体积小、质量轻和连接刚度高的优点；

5、采用回转式捕获原理，捕获时间短。

附图说明