[发明专利]一种用于集群模块拼接的多功能电磁链接机构

说明书

本发明公开了一种用于集群模块拼接的多功能电磁链接机构，包括用于集群模块拼接的对接接口组件、用于产生对接缓冲时所需要电磁力的电磁组件和用于对对接接口组件进行锁紧和解锁的锁紧组件，使用可调节电流大小和方向的电磁组件产生对接缓冲所需要的电磁力，通过对接接口组件实现集群模块的链接，对接接口组件对接完成后可以允许接口进行角度的调节，并通过锁紧组件实现对对接接口组件的锁紧和解锁。本发明降低了接口对接时的对准精度要求，提高链接系统冗余度，允许机构在对接后进行角度的调节，并能够实现接口的锁紧和解锁功能，提高了链接系统灵活性以及可靠性。

技术领域

本发明涉及航天模块对接领域，具体涉及一种用于集群模块拼接的多功能电磁链接机构。

背景技术

随着时代的发展，人类对于从太空获取信息的要求日益增加，卫星在轨执行的科学任务也更加复杂，这导致了卫星体积的增加，以及结构上的复杂化。另一方面，由于卫星是由各个载荷系统以及支撑航天器正常工作的众多子系统构成的，各个系统紧密联系，相互协作，其中任何一个载荷或子系统出现问题都将影响卫星在轨任务的执行，最终使整颗卫星的报废，也造成了正常工作的部件的浪费，以及越来越多的太空垃圾。因此，传统的大型卫星技术已经不能适应当今卫星的在轨任务需求。在此背景下，模块化卫星技术被视为可以适应新时期在轨任务需求的低成本，高可行性方法。

与传统的卫星不同，模块化卫星技术根据任务需求将卫星拆分成各个载荷以及子系统模块，通过模块接口相互拼接成一颗完整卫星，可以通过更换故障模块对模块卫星进行维修，防止有效部件的浪费，降低任务成本。另一方面，可以将每一个单独的卫星作为一个模块，通过对接接口拼接成难以被火箭运载的大型的在轨任务执行机构，例如大口径的太空望远镜镜面。

随着模块化卫星技术的提出，模块化卫星中的重要构成部分，对接机构成为了技术重点的研究内容。对接机构的功能，性能将直接影响最终拼接后的系统。然而传统的在轨交汇对接技术主要通过推力器配合相应敏感器实现，在近距离对接阶段，为避免碰撞，控制精度要求相对比较高，并且容易产生羽流污染和冲击力等方面的问题。对此，利用电磁技术实现在轨交汇对接成为研究热点，尤其是针对电磁对接中的动力学及控制问题。对比基于推力器的对接方式，电磁对接技术不需要消耗燃料，且无对接冲击和羽流污染等优势。在现有技术条件下，由于其所能够提供的电磁力量级较小，仅适用微小型航天器的对接需求。目前模块化卫星技术针对的拼接模块主要为立方星，微纳卫星等体积较小的微纳航天模块，适合使用电磁技术进行对接缓冲任务。电磁对接中对接接口一般为柱状结构，对接面常为平面，要求接口同轴情况下进行对接，使得对接系统的冗余度受到限制，对接时精度要求高，系统在对接完成后不能进行接口间角度的调整，缺乏灵活度，对接系统仅能完成接口对接，功能较为单一等问题。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种用于集群模块拼接的多功能电磁链接机构，解决了现有的电磁对接中对接接口一般为柱状结构，对接面常为平面，使得对接系统的冗余度受到限制，系统在对接完成后不能进行接口间角度的调整，缺乏灵活度，对接系统仅能完成接口对接，功能较为单一等问题。本发明能够在电磁组件提供电磁力，锁紧组件的电机带动锁紧片旋转的情况下实现微纳航天模块的对接，允许对接后角度调节，以及任意方向的锁紧和解锁，实现多功能电磁链接。

技术方案：本发明一种用于集群模块拼接的多功能电磁链接机构，包括用于集群模块拼接的对接接口组件、用于产生对接缓冲时所需要电磁力的电磁组件和用于对对接接口组件进行锁紧和解锁的锁紧组件；

所述对接接口组件包括第一接口部件和第二接口部件，所述第一接口部件包括第一空心圆柱管和与第一空心圆柱管固定连接的半球壳，所述第二接口部件包括第二空心圆柱管和与第二空心圆柱管固定连接的球头，第一接口部件与第二接口部件对接后，第一接口部件的半球壳将第二接口部件球头的半球面包裹形成空间运动球面副结构，使第一接口部件与第二接口部件能够相对转动进行角度调节；所述第一接口部件的半球壳外侧固定连接有两组对称设置的延伸片，所述延伸片上均安装有锁紧组件，所述锁紧组件将对接后的第一接口部件与第二接口部件进行锁紧和解锁；