[发明专利]一种基于约束螺旋的可折展抓捕变胞机构

说明书

本发明提供了一种基于约束螺旋的可折展抓捕变胞机构，包括多个相同的变胞单元，变胞单元包括：抓捕机构，包括两根剪叉杆、两根连杆，两根剪叉杆通过转动副R1互相连接，形成剪叉机构；两根连杆的底端分别通过转动副R2、转动副R3连接于两根剪叉杆的顶端；转动分支机构包括依次转动连接的第一转动杆、第二转动杆、第三转动杆、第四转动杆、第五转动杆；第五转动杆通过转动副R4连接于连杆的顶端，第一转动杆通过转动副R5连接于剪叉杆的底端；两个转动分支机构通过铰链机构互相连接，本发明通过对控制多余的自由度，并保留折展、抓捕两个自由度，实现减少自由度的数量和种类，以实现对结构的简化。

技术领域

本发明涉及一种基于约束螺旋的可折展抓捕变胞机构。

背景技术

空间机械臂具有一体化的空间感知、机动和操作能力，通过在轨操作、地面遥操作或自主操作方式完成航天器的在轨装配、污染清理、观测与检查、故障模块更换、在轨加注、消耗载荷更换和补充、轨道清理、轨道转移等工作，是航天器在轨组装与维护的核心装备。

中国专利文献CN 107685881 A公开了一种空间柔性捕获装置以及其捕获方法，该捕获装置由用于回收的系绳、缠绕目标物体的甩绳、两根甩杆及机架组成。其仅仅采用两根具有黏贴部的甩绳即可完成对目标的捕获任务。该装置的操作距离远，适用对象较为广泛，且在捕捉过程中对控制系统的要求较低。

中国专利文献CN 106584507 A公开了一种全柔性气动机械臂结构，其结构呈纵长的圆锥形。该机械臂主要由全柔性机械臂主体、机械臂中心体及均匀围绕机械臂中心体轴对称分布的气道组成。其中，气道从直径大的一端向直径小的一端延伸并距离端面一定距离以保持住气道内的气体，机械臂外表面设置一层纤维增强复合材料。柔性机械臂主体采用超弹性材料，具有很强的变形能力。该装置适用于抓捕复杂形状的物体。

中国专利文献CN 106584507 A公开了一种夹持式充气抓捕手，其具有两个对称的机械臂。该机械臂可以完成向内侧夹持动作和向外侧张开动作。为完成这两种运动，在机械臂的前端装有一个弧形的充气伸展臂，在伸展臂的外侧设置有纵向的卷簧，其外侧表面与对应的伸展臂粘接。该捕捉手可捕捉空间大尺寸非合作目标。

上述现有技术方案均采用柔性件作为机构主体，因此机构整体刚度较差，不适合在太空中捕获运动中的物体。此外，采用柔性件，会局限抓捕机构的尺寸，从而限制了捕捉对象的范围。

因此，需要提供一种可折展抓捕变胞机构，在提高抓捕机构整体的刚度的同时，结合变胞原理，使机构可以发生尺寸变化，从而扩大抓捕目标的范围。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于约束螺旋的可折展抓捕变胞机构，通过对控制多余的自由度，并保留折展、抓捕两个自由度，实现减少自由度的数量和种类，以实现对结构的简化。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于约束螺旋的可折展抓捕变胞机构，其中，包括多个相同的变胞单元，变胞单元包括：

抓捕机构，其包括两根相同的剪叉杆、两根相同的连杆，两根剪叉杆通过转动副R1互相连接，形成剪叉机构；两根连杆的底端分别通过转动副R2、转动副R3连接于两根剪叉杆的顶端；

两个相同的转动分支机构，其包括第一转动杆、第二转动杆、第三转动杆、第四转动杆、第五转动杆；第一转动杆、第二转动杆通过转动副Ra1连接，第二转动杆、第三转动杆通过转动副Ra2连接，第三转动杆、第四转动杆通过转动副Ra3连接，第四转动杆、第五转动杆通过转动副Ra4连接；第五转动杆通过转动副R4连接于连杆的顶端，第一转动杆通过转动副R5连接于剪叉杆的底端；