[发明专利]一种空间软捕获锁紧装置及相应的捕获锁紧方法

摘要

本发明公开了一种空间软捕获锁紧装置及相应的捕获锁紧方法，具体涉及空间机械臂末端捕获及锁紧装置。本发明分为主动捕获机构和适配器两部分，所述主动捕获机构由捕获组件和拉紧组件组成。本发明分为捕获、锁紧、释放分离三个工序；捕获时，捕获组件的旋转环正转，钢丝绳由完全张开状态逐步收拢，直至完全夹紧适配器拉杆；锁紧时，拉紧组件带动捕获组件上移，直至适配器完全压紧在主动捕获机构端面上；释放分离时，捕获组件的旋转环反转，钢丝绳由收拢状态回到完全张开状态，空间机械臂携带软捕获锁紧装置与适配器实现分离。本发明可用于空间机械臂对空间小型载荷的软捕获和锁合，取得了捕获冲击小、重量轻、体积小、大容差的有益效果。

主权项

1.一种空间软捕获锁紧装置，由空间小型载荷上的适配器(1)与空间机械臂末端的主动捕获机构(2)组成，其特征在于：所述适配器(1)由定位底座(3)、拉杆(4)及多个导向瓣(5)组成；所述主动捕获机构(2)由捕获组件(201)和拉紧组件(202)组成；其中，所述捕获组件 (201)由移动外壳(6)、内齿轮(7)、齿轮连接件(8)、旋转环(9)、固定环(10)、多个钢丝绳组件(11)、角接触轴承(12)、外齿轮(13)、驱动组件支架(14)、行星减速器(15)、捕获电机(16)、捕获制动器(17)和捕获编码器(18)组成, 捕获制动器(17)连接捕获电机(16)，捕获电机(16)的输出端连接行星减速器(15)，行星减速器(15)连接外齿轮(13)，外齿轮(13)传动连接内齿轮(7)，内齿轮(7)与旋转环(9)通过齿轮连接件(8)连接；固定环(10)固定连接于移动外壳(6)；驱动组件支架(14)用于支撑固定行星减速器(15)和捕获电机(16)；角接触轴承(12)用于承担齿轮连接件(8)、旋转环(9)的负载并保证内齿轮(7)、齿轮连接件(8)、旋转环(9)相对于所述移动外壳(6)的转动；旋转环(9)与固定环(10)上各均布三套钢丝绳组件(11)，并且每套旋转环(9)上的钢丝绳组件(11)与相邻的固定环(10)上的钢丝绳组件(11)共用一根钢丝绳；所述钢丝绳组件(11)属于虎克铰结构，有俯仰和偏转两个自由度，用以实现钢丝绳在所需范围内的自由转动；每套所述钢丝绳组件(11)由支撑板(19)、偏转滚轴座(20)、偏转滚轴(21)、俯仰滚轴座(22)、俯仰滚轴(23)和钢丝绳(24)组成，所述支撑板(19)固定连接在旋转环(9)或固定环(10)上，所述俯仰滚轴座(22)通过偏转滚轴(21)与所述支撑板(19)枢转连接，俯仰滚轴(23)沿垂直且不相交于所述偏转滚轴(21)的方向枢转连接所述俯仰滚轴座(22)，钢丝绳(24)固定设置在所述俯仰滚轴(23)上；所述旋转环(9)上布置了三组环形凹槽结构，所述固定环(10)上布置了三组环形凹槽结构，所述固定环(10)上的每组凹槽与旋转环(9)的相应的一组凹槽过渡对接，用于放置钢丝绳(24)；初始状态下，钢丝绳(24)完全张开，由于受到偏转滚轴座(20)和俯仰滚轴座(22)的限制，钢丝绳(24)收拢在旋转环(9)和固定环(10)的凹槽中；所述拉紧组件(202)由盖板(25)、驱动组件座(26)、外壳(27)、导轨(28)、滚珠丝杠(29)、滑块(30)、对接端面(31)、丝杠轴端挡块(32)、浮动连接组件(33)、拉紧编码器(34)、拉紧制动器(35)、拉紧电机(36)、减速器(37)、电机输出齿轮(38)、丝杠输入齿轮(39)和丝杠支座(40)组成，其中，所述拉紧制动器(35)连接拉紧电机(36)，所述拉紧电机(36)的输出端连接减速器(37)，所述减速器(37)连接电机输出齿轮(38)，电机输出齿轮(38)连接丝杠输入齿轮(39)，丝杠输入齿轮(39)连接滚珠丝杠(29)，并且滚珠丝杠(29)的端部穿过丝杠输入齿轮(39)固定在丝杠支座(40)上，所述滚珠丝杠(29)的输出端连接浮动连接组件(33)，丝杠轴端挡块(32)设置在滚珠丝杠(29)的另一端部；所述滑块(30)固定连接在浮动连接组件(33)上，并且滑块(30)套设在导轨(28)上；浮动连接组件(33)与移动外壳(6)固定连接；所述对接端面(31)用于锁紧过程中对适配器(1)的定位；所述浮动连接组件(33)由丝杠螺母(41)、移动支架(42)、浮动盖板(43)、浮动轴(44)和蝶簧(45)组成，其中，丝杠螺母(41)套设在滚珠丝杠(29)的外侧，并且丝杠螺母(41)将滚珠丝杠(29)的旋转运动转化为浮动连接组件(33)的轴向移动；所述浮动轴(44)固定连接在丝杠螺母(41)上，移动支架(42)与浮动盖板(43) 固定连接，蝶簧(45)由浮动盖板(43)压紧在浮动轴(44)和浮动盖板(43)之间，蝶簧(45)提供一定的预紧力，该预紧力通过移动支架(42)传递到滑块(30)上。