[发明专利]一种用于空间机器人末端的工具更换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种工具更换装置，具体涉及一种用于空间机器人末端的工具更换装置。

背景技术

在过去的二十年中，空间开发中的一些重大成功越发凸显了在轨维护的重要性。作为空间开发者，我们的挑战已经超出了仅仅发射复杂的航天器系统。我们面临的需求是如何更加充分的开发已发射航天器系统，来构建大型组织结构进行新的科学研究和为下一步空间开发提供经济效益高的可靠的的支持。由于空间环境的复杂多样性及出舱活动的高风险性，使得各国都加快了空间机器人技术的研究。能够操作多种不同负载的空间机械臂末端更换装置成了该领域的关键技术之一。

目前有关空间机器人末端的更换装置主要有加拿大的末端更换装置OTCM（ORU Tool Changeout Mechanism），此装置用于在空间站远程操作系统SSRMS(Space Station Remote Manipulator System),可根据不同的任务选择不同的工具完成任务；美国轨道快车计划中使用的OECS（Orbital Express Capture Mechanism），这款使用“三叶草”形状的末端更换装置整个过程只需要一个电机驱动，并经过多次改进后实现了轨道快车计划中提出的低成本、高可靠性、通用性好的目标；还有欧空局曾经应用过的CTED-R、TED、SSBB Gripper等。

但是上述末端更换装置存在功能单一的问题，比如，美国和加拿大的末端更换装置存在只能捕获，不能锁紧对接件的问题；美国的末端更换装置不能实现更换工具与标准接口在有误差条件下的大容差捕获，美国的末端更换装置还不能实现捕获标准接口后的动力输出，以满足零件的安装维护的问题。

发明内容

本发明的目的是为解决现有空间机器人用末端更换装置存在不能在捕获同时实现锁紧对接件、不能实现更换工具与标准接口在有误差条件下的大容差捕获以及不能实现捕获标准接口后的动力输出，以满足对接目标安装维护的问题，进而提供一种用于空间机器人末端的工具更换装置。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的一种用于空间机器人末端的工具更换装置包括底座、连接套，捕获锁紧及电器推送系统和驱动机构；底座上安装有连接套；

所述捕获锁紧及电器推送系统包括接口套、对接套、第一电机、第一谐波传动减速器、旋转体、三组捕获爪、三组触点开关和三组电器转推机构；

接口套的下端面与连接套连接，接口套的上端面上连接有对接套；连接套内设置有第一电机，接口套内设置有第一谐波传动减速器和旋转体，所述第一谐波传动减速器包括第一波发生器、第一刚轮、第一柔轮和第一壳体；

第一电机的传动轴与第一波发生器连接，第一刚轮与壳体连接，所述第一柔轮与位于第一柔轮上方的旋转体连接；

对接套上沿圆周方向均布加工有三个向上凸起的腔室，三组捕获爪沿圆周方向均布连接在旋转体上，三组捕获爪分别置于相应的腔室内，每个腔室的侧壁上加工有通孔，对接套的上端面上沿圆周方向均布设置有三组触点开关；

三组电器转推机构沿圆周方向均布设置在旋转体的外侧壁上，三组电器转推机构能在旋转体上沿传动轴的周向旋转运动，并能沿传动轴的轴向升降运动；

所述驱动机构包括第二电机、第二谐波传动减速器和套筒扳手，所述第二谐波传动减速器包括第二波发生器、第二刚轮、第二柔轮和第二壳体，第二电机安装在位于第一电机下方的底座上，第二电机的转轴与第二波发生器连接，第二刚轮与第二壳体连接，第二柔轮与套筒扳手的接杆可拆卸连接，套筒扳手的套筒依次穿过传动轴、第一波发生器、第一柔轮并伸出旋转体外。

本发明的有益效果是：本发明的对接套上沿传动轴的周向均布加工有三个向上凸起的腔室，腔室的外表面为曲面，与对接件配合设置，实现了更换工具与标准接口有误差条件下的大容差捕获，当垂直转动误差为0时，位置容差为±24mm；当垂直转动误差为10°时，位置容差为±16mm；本发明设计的捕获锁紧及电器推送系统不仅有力地能实现了对目标的对中捕获，通过第一电机带动旋转体的旋转能实现对目标的锁紧，实现了捕获抓取后的锁紧；三组电器转推机构还能实现本发明与对接目标的电气连接；本发明设计的驱动机构实现了捕获对接目标后的动力输出，也即实现了能进行对接目标零件的安装维护。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图，图2是图1的F-F剖视图，图3是图1中去除对接套后的立体结构示意图，图4是旋转体和捕获爪连接结构示意图，图5是三组电器转推机构的立体结构示意图，图6是驱动机构的主剖视结构示意图。

具体实施方式