[发明专利]一种星表探测用攀爬机器人及其使用方法

说明书

本发明提出一种星表探测用攀爬机器人及其使用方法，该机器人包括两个相同的抓附机构、两个相同的双端输出关节、一段中空形状记忆合金和仪器平台，所述仪器平台固连于形状记忆合金中部，所述形状记忆合金的两端分别与两个双端输出关节的第二输出端固连，双端输出关节的第一输出端与抓附机构固连。解决现有技术星表机器人存在的诸多技术问题，提出一种可对星表进行自适应柔性抓附及攀爬的移动机器人，用于实现对星表的移动探测，通过爪刺及柔性手指实现对星表的抓附、通过形状记忆合金实现机器人本体的弯曲、攀爬等，其可实现在微重力星表、悬崖峭壁、陡坡凹坑等中的抓附移动，移动到目标位置后可开展抓取、磨削等取样。

技术领域

本发明涉及一种星表探测用攀爬机器人，属于深空探测、空间机器人技术领域，可用于对星表有移动探测需求的空间机器人设计中。

背景技术

随着空间探测技术的发展，通过机器人对探测器不可达到区域展开探测已成为一种新需求，这些区域与已探测区域在星壤组成等方面存在差别，若可对这些区域进行探测将具有重要科学意义。机器人在弱引力天体表面时需解决弱引力导致的易弹跳、难落地问题，机器人在月球、火星等大星体表面时需解决悬崖峭壁、凹坑陡坡中难移动、易跌落问题。因此亟需开发一种具有星表抓附能力的攀爬探测机器人，该机器人在移动过程中通过抓附星表确保其在弱引力环境、悬崖峭壁、凹坑陡坡中均可移动。目前已有星表探测机器人多为轮式移动机器人，它们在平坦地形中移动能力极强，但不能在微重力星表、悬崖峭壁、凹坑陡坡中移动，如火星移动机器人“勇气号”、“机遇号”、“好奇号”，以及月球移动机器人“玉兔号”等。日本隼鸟号探测器的小行星表面移动机器人MINERVA、MASCOT通过机器人内部飞轮、摆臂等机构实现小幅度跳动移动，这种机器人移动时若跳跃幅度控制不当其极易从星表逃逸，因此其移动速度慢且移动控制难度大，且不具有取样能力。

发明内容

本发明为了解决上述背景技术中提到的现有技术存在的诸多技术问题，提出一种可对星表进行自适应柔性抓附及攀爬的移动机器人，用于实现对星表的移动探测，通过爪刺及柔性手指实现对星表的抓附、通过形状记忆合金实现机器人本体的弯曲、攀爬等，其可实现在微重力星表、悬崖峭壁、陡坡凹坑等中的抓附移动，移动到目标位置后可开展抓取、磨削等取样。

本发明提出一种星表探测用攀爬机器人，包括两个相同的抓附机构、两个相同的双端输出关节、一段中空形状记忆合金和仪器平台，所述仪器平台固连于形状记忆合金中部，所述形状记忆合金的两端分别与两个双端输出关节的第二输出端固连，双端输出关节的第一输出端与抓附机构固连；

所述抓附机构包括壳体、电机组件、丝杠、丝杠螺母、丝杠螺母顶端、活塞、活塞恢复弹簧、柔性接触球、多个柔性手指、下拉绳、上拉绳、补偿弹簧和磨削砂轮，所述电机组件安装于壳体内部，所述电机组件输出端与丝杠固连，所述丝杠螺母与丝杠之间形成螺旋传动副，所述活塞沿壳体内壁滑动，所述活塞恢复弹簧一端与活塞固连，另一端与壳体固连，所述柔性接触球固定于壳体底部，所述壳体下部周向均布有多个柔性手指，所述下拉绳一端与活塞固连，另一端与柔性手指固连，所述补偿弹簧一端固连于丝杠螺母，另一端连接有上拉绳，所述上拉绳连接柔性手指，每个柔性手指独立配置一组下拉绳和上拉绳，所述电机组件后输出端与磨削砂轮固连。

优选地，所述柔性手指包括导管、下压扭簧、指节伸展弹簧、指节和爪刺，所述导管的端头安装有下压扭簧，与壳体之间形成转动副，所述导管的前端内部指节指节，所述指节可在导管内滑动，所述指节指节的侧壁与导管间安装有指节伸展弹簧，所述指节指节上设置有若干爪刺，下拉绳一端与活塞固连，另一端与指节指节固连；上拉绳一端与导管的端头固连，另一端连接于补偿弹簧。

优选地，所述仪器平台内部安装探测设备、控制系统和能源系统。

优选地，所有柔性手指由同一个电机组件、丝杠、丝杠螺母和活塞同步驱动。