[发明专利]一种具有能量吸收功能的非合作目标抓捕网爪

说明书

本发明公开了一种具有能量吸收功能的非合作目标抓捕网爪，属于非合作目标抓捕清理技术领域。包括爪型机构和用于减缓冲击的振动能量吸收机构；爪型机构由若干只指爪构成，每只指爪均由近节指杆和远节指杆铰接构成，铰接处形成关节部；振动能量吸收机构包括底座，在底座周向上均匀布设有若干个与指爪数量相同的铰接架，指爪的近节指杆与铰接架铰接；在每只指爪的关节部下方还设有一根刚性弹簧，刚性弹簧的另一端固定在底座上；抓捕时爪型机构能够形成抓捕非合作目标的外包络，当爪型机构受到冲击时，发生位移变化，刚性弹簧发生形变并在形变过程中吸收冲击的线动能和角动能。本发明结构设计合理，能够抓捕运动状态不确定的非合作目标。

技术领域

本发明属于非合作目标抓捕清理技术领域，具体涉及一种具有能量吸收功能的非合作目标抓捕网爪。

背景技术

由于外界扰动，大多数非合作目标在空间中漂浮自旋。与合作目标不同，非合作目标无法确定抓捕点，因此无法采用传统接触点方式抓捕。另外，主动抓捕机构和非合作目标之间存在相对运动，因此在抓捕时，抓捕机构会受到冲击振动，而这种振动会直接传递到本体航天器，可能会导致航天器出现故障。目前针对振动抑制问题，主要采用主动控制来解决。将在抓捕过程中的振动冲击视为外界扰动，通过本体航天器主动控制来抵消干扰。主动振动控制方法存在以下的弊端：其一，主动振动抑制需要消耗燃料，无论是对振动力矩的主动控制，还是对振动力的主动抑制，都需要本体航天器执行机构产生力或力矩来抵消，因此会消耗本体航天器燃料。其二，由于执行机构限制，主动振动抑制往往无法完全抵消本体航天器的振动扰动。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有能量吸收功能的非合作目标抓捕网爪，该非合作目标抓捕网爪结构设计合理，能够抓捕运动状态不确定的非合作目标。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种具有能量吸收功能的非合作目标抓捕网爪，包括爪型机构和用于减缓冲击的振动能量吸收机构；

爪型机构由若干只指爪构成，每只指爪均由近节指杆和远节指杆铰接构成，铰接处形成关节部；振动能量吸收机构包括底座，在底座周向上均匀布设有若干个与指爪数量相同的铰接架，指爪的近节指杆与铰接架铰接；在每只指爪的关节部下方还设有一根刚性弹簧，刚性弹簧的另一端固定在底座上；

抓捕时爪型机构能够形成抓捕非合作目标的外包络，当爪型机构受到冲击时，发生位移变化，刚性弹簧发生形变并在形变过程中吸收冲击的线动能和角动能。

优选地，近节指杆和远节指杆的长度比为1:2。

优选地，关节部张开的角度为60度。

优选地，在每只指爪的关节部下方设置用于悬挂刚性弹簧的挂环。

优选地，指爪的近节指杆与铰接架铰接为球铰链连接。

优选地，指爪的个数为3个。

优选地，针对三指爪型机构，设计能够形成抓捕非合作目标的外包络，实现抓捕所需的几何参数包括：底座直径d，远节指杆长度l₁，近节指杆长度l₂，刚性弹簧连接位置l_s；

假设待抓捕的非合作目标为立方形，立方形边长为1，底座与该非合作目标位置平行；非合作目标在侧平面上投影的边长为1到1/cos(15^°)，非合作目标与底座之间的安全空隙为h，则实现抓捕的近节指杆长度l₂满足：

刚性弹簧连接位置l_s低于：

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：