[发明专利]一种连续体机器人和卫星燃料加注系统

说明书

本发明提出了一种连续体机器人和卫星燃料加注系统。所述连续体机器人包括支撑模块、驱动模块和安装在支撑模块末端的执行器；支撑模块包括N个串联的铰接件和N+1个间隔设置的连接板,连接板与铰接件交错设置，执行器安装在支撑模块末端的连接板上。驱动模块包括三根并联连接的绳索，所有连接板通过绳索串联连接，每根绳索的末端均与支撑模块末端的连接板固定连接，每根绳索连接有对绳索进行绕线和放线的驱动机构，驱动结构驱动绳索绕线或放线以使支撑模块弯曲，以调整执行器的姿态。本发明通过对支撑模块的曲率控制实现连续体机器人姿态变化，运动灵活，能够满足末端执行器对响应灵活性、对接精度的要求，能够实现狭小空间操作。

技术领域

本发明属于机器人领域，涉及一种连续体机器人，尤其涉及一种用于空间燃料加注的在轨服务机器人和具有其的卫星燃料加注系统。

背景技术

目前，卫星失效的重要原因之一就是推进燃料用尽，一般由其他卫星平台搭载的空间机器人接近目标星，然后空间机器人利用自身的姿态控制能力实现加油嘴对目标星燃料储存箱的对接，完成燃料注入。空间机器人通过运动控制实现油路管道操作、油路对接等灵巧操作，提高卫星的在轨工作寿命。

传统的机器人一般由偏置的刚性关节连接刚性连杆构成，在完成卫星燃料加注时，本体要占用很大的空间来满足较大的灵巧工作空间，因此难以完成非结构化、狭小的空间操作，且本体惯量大，灵活度会受影响。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，本发明的第一个目的是提供一种连续体机器人，以解决现有机器人难以实现狭小空间操作的技术问题。本发明的第二个目的是提供一种利用前述连续体机器人的卫星燃料加注系统。

为达到上述第一个目的，本发明采用如下技术方案：一种连续体机器人，包括支撑模块、驱动模块和安装在支撑模块末端的执行器；

支撑模块包括N个串联的铰接件,N为大于1的整数；

驱动模块驱动N个铰接件运动，从而使支撑模块弯曲以调整执行器的姿态。

上述技术方案中，将N个铰接件依次串联得到的串联构型，即具有N个活动关节，驱动模块驱动N个铰接件运动以使支撑模块弯曲，通过对支撑模块的曲率控制实现连续体机器人姿态变化。本发明的连续体机器人体积小，运动灵活，能够满足末端执行器对响应灵活性、对接精度的要求，能够实现狭小空间操作。

在本发明的一种优选实施方式中，支撑模块还包括N+1个间隔设置的连接板，连接板与铰接件交错设置，铰接件包括铰接的第一主体和第二主体，第一主体和第二主体分别与该铰接件相邻的两个连接板直接或间接固定连接，执行器安装在支撑模块末端的连接板上；

驱动模块包括至少两根并联连接的绳索，所有连接板通过绳索串联连接，每根绳索的末端均与支撑模块末端的连接板固定连接，每根绳索的前端连接有对绳索进行绕线和放线的驱动机构，驱动结构驱动绳索绕线或放线以使支撑模块弯曲。

上述技术方案中，设置至少两根并联连接的绳索，通过控制绳索的拉与放，实现绳索在支撑模块对应部分长度的变化，以控制N个铰接头同时运动，结构简单，运动灵活。

在本发明的一种优选实施方式中，支撑模块还包括若干连杆，铰接件的第一主体和第二主体均通过连杆与连接板固定连接。

上述技术方案中，当支撑模块的长度相同时，设置连杆后，铰接件的数量减少，结构更为简化，但连续体机器人的灵活度略有降低，应根据实际情况进行选择。

在本发明的一种优选实施方式中，支撑模块前端的连接板为基座，驱动机构包括安装在基座上的与绳索连接的可正、反转的电机，一根绳索连接一个电机。通过电机的正、反转，控制绳索的拉与放，结构简单。