[发明专利]用于深空探测的可折展捕获装置及其操控方法

说明书

本发明提供一种用于深空探测的可折展捕获装置及其操控方法，装置包括基板、收展机构、捕获扇面机构和防逃逸机构。在收展机构中，安装座的底端通过垫片和基座固连，动片的第一端和安装座的侧面固连，动片的第二端和第一驱动舵机外壳的侧面固连，第一驱动舵机的输出轴和旋转架的第一端连接，旋转架的第二端和扇面框架固连；在防逃逸机构中，第二驱动舵机的输出轴和支撑轴固连，竖杆安装块的顶端和竖杆的底端固连，竖杆的顶端分别与上绳轮的中心孔和防逃逸框连接，上绳轮通过联动钢丝绳和下绳轮连接。本发明的操控方法包括展开、感知、捕获和收拢。本发明在捕获过程能自动居中，具备防逃逸、捕获和姿态调整等功能，能够快速完成捕捉，逃逸率低。

技术领域

本发明涉及航空航天领域，特别涉及一种用于深空探测的可折展捕获装置及其操控方法。

背景技术

随着航天技术的不断发展，对于未知样品的在轨回收是深空探测活动中一项关键性技术，已成为各国宇航领域研究的重点。在深空探测中，采样探测器将样品在轨释放，由返回航天器进行再捕获，实现样品在轨转移功能，从而避开两飞行器之间复杂的交会对接操作，是一种样品转移返回的技术途径。在轨释放后的样品没有安装特定的对接接口，也不会主动调整自身的位置姿态，属于非合作对接目标。相比合作对接而言，非合作目标捕获技术适用范围更广、发展前景更好。该项技术的研究对我国航天事业的发展有着积极的推动作用。样本舱属于非合作样品，其捕获转移系统在功能要求、性能指标和捕获动力学等方面要求较高，在有限的重量条件下，需要将捕获机构和转移机构进行一体化设计，既完成对样品舱的抓捕又要将其转移至特定位置。

目前在简化设计方案和轻量化上存在一定的技术难度，因此，迫切需要一种可捕获样品舱的捕获装置去解决上述问题，并完成相应的捕获任务。

发明内容

目前在简化设计方案和轻量化上存在一定的技术难度，因此，迫切需要一种可捕获样品舱的捕获装置去解决上述问题，并完成相应的捕获任务。

本发明提供了一种用于深空探测的可折展捕获装置，其包括基板、收展机构、捕获扇面机构和防逃逸机构，所述收展机构的下端和所述基板的第一安装端连接，所述收展机构的上端和所述捕获扇面机构连接，所述防逃逸机构和所述基板的第二安装端连接。所述收展机构，其包括安装座、动片、旋转架、第一驱动舵机、垫片、检测阵列传感器和扇面框架，所述安装座的底端通过垫片和所述基板的第一安装端固定连接，所述动片为记忆复合材料，在收拢态时处于弯曲状态，在展开时被加热伸直，所述动片的第一端和所述安装座的侧面固定连接，所述动片的第二端和所述第一驱动舵机外壳的侧面固定连接，所述第一驱动舵机外壳的第一端和所述安装座的顶端连接，所述第一驱动舵机的输出轴和所述旋转架的第一端连接，所述旋转架的第二端和所述扇面框架的底端固定连接，所述扇面框架的顶端设有检测阵列传感器，所述扇面框架的安装端和所述捕获扇面机构固定连接。所述防逃逸机构，其包括第二驱动舵机、安装架、下绳轮、竖杆安装块、竖杆、上绳轮、联动钢丝绳、防逃逸框、弹簧、定位销、销钉和支撑轴，所述第二驱动舵机的外壳和所述安装架顶端的第一安装端固定连接，所述第二驱动舵机的输出轴和所述支撑轴的第一端固定连接，所述支撑轴的第二端依次穿过下绳轮的中心孔和竖杆安装块的中心孔与所述安装架的侧端连接，所述竖杆安装块位于所述安装架顶端的第二安装端的内部，所述竖杆安装块的顶端和所述竖杆的底端固定连接，所述竖杆的顶端分别与所述上绳轮的中心孔和所述防逃逸框连接。所述上绳轮的边缘槽通过联动钢丝绳和所述下绳轮的边缘槽连接，所述联动钢丝绳的起始端通过销钉和所述下绳轮的固定孔固定连接，所述竖杆安装块底端的安装孔内设有弹簧和定位销，在竖杆安装块从水平到达竖直状态后，所述定位销被弹簧的弹力弹入所述安装架侧端的安装孔，从而达到固定的作用。

可优选的是，所述收展机构的数量和所述捕获扇面机构的数量相等，均为四个；所述防逃逸机构的数量为一个，所述收展机构和所述捕获扇面机构分别两两对称分布在所述基板的四个方位，所述防逃逸机构位于相邻两个收展机构的中部。

可优选的是，所述支撑轴的轴线、所述下绳轮的中心孔和所述竖杆安装块的中心孔在同一条直线上，所述防逃逸框的安装中心孔、所述上绳轮的中心孔和所述竖杆上端的中心孔在一条直线上。