[发明专利]卫星及空间站机械臂展开控制判定系统及方法

说明书

本发明涉及机械臂展开过程，具体涉及一种机械臂展开控制判定系统及方法，可应用于卫星及空间站中的机械臂。本发明的目的是解决现有电磁控制法中基于光电法的机械臂展开状态判定系统及方法存在判定不准确和消耗大量电能的技术问题，提供一种卫星及空间站机械臂展开控制判定系统及方法。该系统的改进之处在于：靠近相邻机械杆的关节处设置有电容传感器；所述电容传感器包括传感器主体和金属电极，分别固定设置于关节两侧的机械杆上，并满足机械臂展开到位时电容传感器的电容值最大，通过电容传感器输出电容值判断展开状态。该方法利用该系统进行。

技术领域

本发明涉及机械臂展开过程，具体涉及一种机械臂展开控制判定系统及方法，可应用于卫星及空间站中的机械臂。

背景技术

随着航天技术的不断发展，微纳卫星的研制越来越多。为完成工作任务，微纳卫星上会搭载多种载荷，为实现卫星的小型化、轻量化和方便其发射，目前的卫星都会采用折叠结构。在卫星发射过程中，各载荷处于收缩状态，以保证发射过程中卫星和载荷的安全，当卫星到达预定轨道开始工作时，各载荷展开，根据各自不同的功能位于卫星的不同侧面，卫星工作完成时，各载荷收缩回来。

各种载荷的收缩和展开(收展)会用到折叠式机械臂，折叠式机械臂的收展主要通过以下两种方式实现：

第一种是火工品法。这种收展方法只能展开一次，成本高，且存在安全隐患，仅适用于一些特殊场合。

第二种是电磁控制法。如公开号为CN109253358A的专利文献中，公开了一种基于光电法的太空可自动展开自拍支架(实质上是一种机械臂)，如图1 至3所示，该自拍支架的结构组成主要有：固定座11及安装于固定座11上的第一固定杆1、第二固定杆2、第三固定杆3、第一移动杆4、第二移动杆5、第一关节6、第二关节7、第一电磁锁紧装置8、第二电磁锁紧装置9和相机安装座10，相机安装座10用于安装相机12。

第一移动杆4通过第一关节6与第一固定杆1连接。第一关节6处设有第一扭簧61，在第一扭簧61的推动下，第一移动杆4可以相对第一固定杆1 转动。在第一关节6上装有第一光电开关62，当第一移动杆4碰到第一关节 6时，第一光电开关62就会得到触发信号，向系统返回第一移动杆4已展开的状态信息。在第一移动杆4的一头固定着第二关节7，第二关节7与第三固定杆3之间有第一电磁锁紧装置8，将第一移动杆4锁定在第三固定杆3上。

第二移动杆5通过第二关节7与第一移动杆4连接。第二关节7处设有第二扭簧71。在第二扭簧71的推动下，第二移动杆5可以相对第一移动杆4 转动。在第二关节7上装有第二光电开关72，当第二移动杆5碰到第二关节 7时，第二光电开关72就会得到触发信号，向系统返回第二移动杆5已展开的状态信息。在第二移动杆5的另一头固定着相机安装座10，相机安装座10 与第二固定杆2之间有第二电磁锁紧装置9，将第二移动杆5锁定在第二固定杆2上。

该太空可自动展开的自拍支架的展开过程：

展开第一步(第二关节展开，也可称一级展开)：第二电磁锁紧装置9的第二电磁铁91通电，第二电磁锁紧装置9解锁，第二扭簧71弹性释放，第二移动杆5相对第一移动杆4旋转到展开后的位置，第二光电开关72得到触发信号，向系统返回第二移动杆5已展开的状态信息。如图2所示为第一步展开后的自拍支架。

展开第二步(第一关节展开，也可称二级展开)：第一电磁锁紧装置8的第一电磁铁81通电，第一电磁锁紧装置8解锁，第一扭簧61弹性释放，第一移动杆4相对第一固定杆1旋转到展开后的位置，第一光电开关62得到触发信号，向系统返回第一移动杆4已展开的状态信息。如图3所示为第二步展开后(最终展开后)的自拍支架。