[发明专利]一种空间大容差对接装置及锁紧方法

说明书

一种空间大容差对接装置及锁紧方法，它包括锁紧机构和导向机构；锁紧机构包括底座、支撑座、导向件、驱动弹簧、箱体和锁爪机构；支撑座和底座上开有对导向件的移动进行限位和导向的导向通道及导向槽，驱动弹簧与导向件的顶部和底座的导向槽相抵，支撑座上可转动地设置有多个锁爪机构，多个锁爪机构沿箱体周向均匀设置，导向机构包括推杆、导向头、套筒、锁紧盖、压缩弹簧、分离弹簧和钢球；推杆一端安装有锁紧盖，推杆另一端设置有与推杆相对滑动的导向头；压缩弹簧分别与锁紧盖和导向头相抵，锁紧机构和导向机构对接后，导向头与箱体的导向限位孔对应闭合。本发明的对接装置结构紧凑，可靠性高，应用于空间结构组装单元在轨对接。

技术领域

本发明涉及大容差对接捕获装置，具体涉及面向空间在轨组装对接的大容差对接装置。

背景技术

现有空间对接捕获机构大多采用刚性捕获原理，主要有异体同构周边式对接机构和锥杆式对接机构两大类，锥杆式对接机构是常用的一种空间对接机构，其容差范围较之于异体同构周边式对接机构要大很多，但锥杆式的捕获方式需要依赖两对接飞行器之间的动能碰撞才能实现对接，捕获过程中的碰撞和冲击较大，然而虽然异体同构周边式对接机构能实现主动捕获，但在相同外形尺寸的情况下，其容差范围要小很多。根据在轨组装的任务要求，需要设计容差较大、连接刚度较高、稳定性高的对接装置。

发明内容

本发明为克服现有技术不足，提供一种空间大容差对接装置。该对接装置结构紧凑，通用性好，可靠性高，有利于提高空间结构组装单元的在轨对接的连接刚度。

本发明的技术方案是：

一种空间大容差对接装置包括锁紧机构和导向机构；所述锁紧机构包括底座、支撑座、导向件、驱动弹簧、箱体和锁爪机构；箱体安装在底座上，箱体内布置有支撑座，支撑座和底座上开有对导向件的移动进行限位和导向的导向通道及导向槽，驱动弹簧与导向件的顶部和底座的导向槽相抵，支撑座上可转动地设置有多个锁爪机构，多个锁爪机构沿箱体周向均匀设置，箱体的顶部开导向限位孔；所述导向机构包括推杆、导向头、套筒、锁紧盖、压缩弹簧、分离弹簧和钢球；推杆一端安装有锁紧盖，推杆另一端设置有与推杆相对滑动的导向头；推杆上套有压缩弹簧，压缩弹簧分别与锁紧盖和导向头相抵，所述锁紧机构和所述导向机构对接后，导向头与箱体的导向限位孔对应闭合，导向件被推杆顶压后，驱动锁爪机构将锁紧盖锁紧。

进一步地，所述导向机构还包括套筒、分离弹簧和钢球；推杆上还套有能分别与导向头和推杆端部顶靠的可滑动的套筒，以及分别与导向头和套筒相抵的分离弹簧，导向头与套筒之间镶嵌有多个钢球，导向头上沿周向设置有多个球孔，钢球可在球孔内滑动，导向限位孔端部边缘做有多个凹槽，所述锁紧机构和所述导向机构对接后，钢球分别与球孔和凹槽对应闭合。

一种空间大容差对接装置的锁紧方法，包括如下阶段：

一、首先导向机构运动到锁紧机构的正前方，调整导向机构与锁紧机构之间的位姿状态；

二、导向机构的导向头在机械臂推力作用下进入箱体的对接的导向限位孔内，导向头继续运动直到导向头完全进入箱体的导向限位孔中，导向头与箱体的导向限位孔的内壁作用，此时导向头到位；

三、由于导向头到位无法运动，在机械臂的推力作用下，锁紧盖连同推杆一起继续运动，有预紧力的分离弹簧推动套筒，进而释放钢球顶住的套筒，套筒在分离弹簧作用下，挤压钢球一部分进入箱体的凹槽中，另一部分留在导向头的球孔中，此时，通过钢球锁紧导向头与箱体，完成了导向机构与锁紧机构的一次锁紧；

四、推杆接触导向件后，受到驱动弹簧的作用，机械臂推力增大，继续压缩推杆并挤压导向件，导向件在受到力的作用后开始导向运动，从而带动第二连杆移动，带动第一连杆及锁紧爪一起转动，当锁紧盖与箱体顶部接触，同时锁紧爪锁紧锁紧盖，完成导向机构和锁紧机构的对接锁紧。

本发明相比现有技术的有益效果是：