[发明专利]基于绳索的空间非合作目标舱内锁定系统及其锁定方法

权利要求书

1.一种基于绳索的空间非合作目标舱内锁定系统，其特征在于：包括顶盖展开系统(2)、X向锁定系统(3)、Y向锁定系统(4)和Z向升降平台(5)，所述顶盖展开系统(2)安装在货舱(1)的顶盖(103)上，用于控制顶盖(103)的锁定，所述X向锁定系统(3)安装在货舱(1)的X向舱壁上，用于控制X向舱壁的锁定，所述Y向锁定系统(4)货舱(1)的Y向舱壁上，用于控制Y向舱壁的锁定，所述Y向锁定系统安装在货舱(1)的Z向舱壁上，用于控制Z向舱壁的锁定；

所述货舱(1)包括舱底(101)、舱壁(102)和顶盖(103)，舱底(101)、舱壁(102)和顶盖(103)组成长方体空间，其中舱壁(102)包括+X向舱壁(1021)、-X向舱壁(1022)、+Y向舱壁(1023)和-Y向舱壁(1024)；

所述顶盖展开系统(2)包括运动轨道(201)、若干刚性杆(202)、柔性绳(203)和展开驱动电机(204)，运动轨道(201)沿Y向布置在+X向侧壁(1021)和-X向侧壁(1022)上，若干刚性杆(202)两端在运动轨道(201)内滑动，实现展开和收拢功能，若干刚性杆(202)相互平行，之间通过柔性绳(203)相连，展开驱动电机(204)安装在+X向侧壁(1021)和-X向侧壁(1022)的上端部，通过转动收卷柔性绳(203)，从而驱动刚性杆(202)从收缩状态运动展开；

所述X向锁定系统(3)包括多个X向滚珠丝杠(301)、多个X向滑块(302)、X向捆扎钢丝绳(303)和X向驱动装置，多个X向滚珠丝杠(301)相互平行，安装在+Y向侧壁(1023)和-Y向侧壁(1024)上，所述X向滑块(302)与X向滚珠丝杠(301)配合，每套X向滚珠丝杠(301)与X向滑块(302)的组合均由一套独立的X向驱动装置驱动；X向捆扎钢丝绳(303)用于连接分别安装在+Y向侧壁(1023)和-Y向侧壁(1024)上的两个X向滑块(302)；

所述Y向锁定系统(4)包括多个Y向滚珠丝杠(401)、多个Y向滑块(402)、Y向捆扎钢丝绳(403)和Y向驱动装置，多个Y向滚珠丝杠(401)相互平行，安装在+X向侧壁(1021)和-X向侧壁(1022)上，Y向滑块(402)与Y向滚珠丝杠(401)配合，每套Y向滚珠丝杠(401)与Y向滑块(402)的组合均由一套独立的Y向驱动装置驱动；Y向捆扎钢丝绳(403)用于连接分别安装在+X向侧壁(1021)和-X向侧壁(1022)上的两个Y向滑块(402)。

2.根据权利要求1所述的基于绳索的空间非合作目标舱内锁定系统，其特征在于：货舱(1)的顶盖(103)在目标物(6)投入时保持打开状态。

3.根据权利要求1所述的基于绳索的空间非合作目标舱内锁定系统，其特征在于：舱壁(102)均为实体结构，作为各个锁定系统的安装平面。

4.根据权利要求1所述的基于绳索的空间非合作目标舱内锁定系统，其特征在于：X向驱动装置和Y向驱动装置为能够实现连续运转的驱动装置。

5.根据权利要求1所述的基于绳索的空间非合作目标舱内锁定系统，其特征在于：所述Z向升降平台(5)初始状态平置在货舱(1)的舱底(101)上，通电后沿Z向上下运动。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的基于绳索的空间非合作目标舱内锁定系统的锁定方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

(1)、顶盖(103)的展开过程：

初始状态，刚性杆(202)并排地收缩在货舱(1)侧壁的容纳腔体内，避免影响目标物(6)的投入，展开驱动电机(204)将刚性杆(202)展平，保持一定的预紧拉力，此时将展开驱动电机(204)停止运动并抱死，同时借助刚性杆(202)的自锁设计，保持刚性杆(202)在滑动轨道内的最终状态，实现了Z向的封堵；

(2)、X向锁定过程：

X向驱动装置运转，X向滚珠丝杠(301)动作并带动X向滑块(302)沿着+X向运动，当X向滚珠丝杠(301)驱动扭矩达到一定预设值时，X向捆扎钢丝绳(303)与目标物(6)接触并将目标物(6)压到+X向舱壁(1021)上，X向驱动装置停止回转并借助电机抱闸抱死，保持对目标物(6)的预紧力；

(3)、Y向锁定过程：

Y向驱动装置运转，Y向滚珠丝杠(401)动作并带动Y向滑块(402)沿着-Y向运动，当Y向滚珠丝杠(401)驱动扭矩达到一定预设值时，Y向捆扎钢丝绳(403)与目标物(6)接触并将目标物(6)压到-Y向舱壁(1024)上，Y向驱动装置停止回转并借助电机抱闸抱死，保持对目标物(6)的预紧力；

(4)、升降锁定过程：

待目标物(6)被压缩至+X向舱壁(1021)和-Y向舱壁(1024)后，货舱(1)底部Z向升降平台(5)沿着+Z向往上运动，推动目标物(6)达到预设定力值，停止并保持推力状态；此时目标物(6)的固定状态有两种：第一种，Z向升降平台(5)达到预定力值，目标物(6)被固定在刚性杆(202)与Z向升降平台(5)之间；第二种，Z向升降平台(5)达到预定力值，不规则目标物(6)由钢丝绳拉紧，但未与顶部预置的刚性杆(202)接触，两种情况下，目标物(6)均能被限制三个方向的自由度，实现空间上的完全锁定。