绳网收展式空间捕获机械手

本发明涉及机械手，特别涉及一种绳网收展式空间捕获机械手。

背景技术：

1、空间捕获机构是空间机器人系统的核心功能单元，主要承载对捕获目标的抓捕、消旋、防逃逸等控制性工作。空间捕获机器人系统在初步研究阶段中基本以刚性结构作为运动载体，即捕获功能的实现需要借助空间操作臂系统的运动。

2、目前，现有捕获机构主要分为刚性捕获和柔性捕获，刚性捕获主要用于对静止目标的捕获，具有一定的局限性，而柔性捕获机构则具有较好的形状适应性特点，可实现对目标的有效包络捕获，但缺乏重复利用性，随着刚柔耦合系统的提出，以柔索为主体或驱动方式的空间捕获理论逐渐成为了研究热点，刚柔耦合系统既拥有刚性捕获系统的可重复性，又可以实现对目标的包络捕获，因此拓展该技术和系统对于提升在轨运行及太空安全具有重要意义。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种可折叠、捕获空间大、捕获速度快、控制合理的绳网收展式空间捕获机械手，以解决现有技术中存在的问题。

2、本发明采用的技术方案是一种绳网收展式空间捕获机械手，其包括移动花盘模块、电机驱动模块、捕获折展模块以及驱动绳索，电机驱动模块设于捕获机械手底部，且移动花盘模块设于电机驱动模块的上方，移动花盘模块包括固定支架、支撑环、导向滑块和移动花盘，固定支架设于电机驱动模块中的导向柱上端，且固定支架的下方设置有支撑环，支撑环与电机驱动模块中的升降丝杠的上端连接，导向滑块滑动设于导向柱上，且导向滑块的下方设置有移动花盘，移动花盘的中间处设有锁紧螺母，且锁紧螺母与升降丝杠通过丝杠螺母传动连接；捕获折展模块设于移动花盘模块的上方，且捕获折展模块包括三个折展单元以及三对等长的连接剪叉杆，三个折展单元通过多对连接剪叉杆首尾连接组成环状结构，且折展单元均包括开网杆、第一收网杆、第二收网杆、第一剪叉杆、第二剪叉杆、三个等长的上展开杆以及三个等长的下展开杆，第一收网杆和第二收网杆分别设于开网杆的两侧，且开网杆与第一收网杆之间通过第一剪叉杆连接，开网杆与第二收网杆之间通过第二剪叉杆连接，开网杆、第一收网杆、第二收网杆的下端分别对应与上展开杆的第一端转动连接，且每个上展开杆的第二端对应与支撑环上的支撑凸耳转动连接，每个下展开杆的第一端对应与上展开杆的中间部转动连接，且下展开杆的第二端对应与移动花盘上的花盘凸耳转动连接；驱动绳索包括三根捕获绳索以及三根收束绳索，每根捕获绳索的第一端固定设于电机驱动模块中的收束凸耳上，且每根捕获绳索的第二端沿第一收网杆的底部贯穿至第一收网杆顶部的滑轮上，进而缠绕至相邻折展单元中第二收网杆顶部的滑轮上，并在第一收网杆的滑轮与相邻折展单元中第二收网杆滑轮上依次缠绕，直至从相邻折展单元中第二收网杆的下端穿出并固定在相对应的收束凸耳上，每根收束绳索均对应缠绕于开网杆顶部的开网滑轮上，且每根收束绳索的两端均对应缠绕于电机驱动模块中的收绳器上，每根收束绳索均对应设于每根捕获绳索的内侧，并将对应捕获绳索牵引至开网杆的容纳槽中，此时三根捕获绳索处于展开状态并环绕于捕获折展模块的内侧形成捕获空间，通过展开每根收束绳索，使得每根捕获绳索向折展模块中心处的收束聚拢，进而实现机械手对空间目标的捕获。

3、进一步地，当处于非工作状态时，移动花盘位于电机驱动模块中的升降丝杠的下端，通过驱动电机驱动模块中的升降电机动作，带动移动花盘沿升降丝杠上下移动，能实现空间捕获机械手的折叠及展开；当处于工作状态时，移动花盘位于电机驱动模块中的升降丝杠的上端，通过展开收束绳索，使得捕获绳索向空间捕获机械手中心处的收束聚拢，能实现空间捕获机械手对捕获目标的捕获。

4、进一步地，电机驱动模块包括底座、电机外壳连接件、电机支架、升降电机、升降丝杠、导向柱、收束环和收绳器，底座上设有电机外壳连接件，且电机外壳连接件的上方设有电机支架，电机支架中设有升降电机，且升降电机的输出轴通过联轴器与升降丝杠的下端连接，导向柱均布环绕设于升降丝杠的四周，且导向柱的下端与电机支架连接，收束环的外侧弧面均布设有三组用于固定柔索的收束凸耳，且收束环设于电机支架的外侧，收束环与电机支架以及电机外壳连接件连接，且收绳器设于底座上。

5、进一步地，支撑环包括上支撑环和下支撑环，上支撑环的外侧弧面均布设有多个上固定槽，且下支撑环的外侧弧面均布设有多个与上固定槽相对应的支撑凸耳，下支撑环的外侧弧面均布设有多个下固定槽，且上支撑环的外侧弧面均布设有多个与下固定槽相对应的支撑凸耳，上支撑环卡合于下支撑环的上方，且上支撑环上的支撑凸耳卡合于下固定槽中，下支撑环上的支撑凸耳卡合于上固定槽中。

6、优选地，移动花盘包括上移动花盘和下移动花盘，上移动花盘的外侧弧面均布设有多个上花盘槽，且下移动花盘的外侧弧面均布设有多个与上花盘槽相对应的花盘凸耳，下移动花盘的外侧弧面均布设有多个下花盘槽，且上移动花盘的外侧弧面均布设有多个与下花盘槽相对应的花盘凸耳，上移动花盘卡合于下移动花盘的上方，且上移动花盘上的花盘凸耳合于下花盘槽中，下移动花盘上的花盘凸耳卡合于上花盘槽中。

7、进一步地，开网杆、第一收网杆、第二收网杆的中间处设有均容纳槽，且开网杆中容纳槽的上端设有开网滑轮，第一收网杆以及第二收网杆的容纳槽中均布设有多个滑轮，开网杆、第一收网杆、第二收网杆的两侧均对称设有左侧板和右侧板，且左侧板和右侧板的上端均设有滑槽。

8、优选地，第一剪叉杆和第二剪叉杆结构相同，且第一剪叉杆和第二剪叉杆均包括第一支撑杆和第二支撑杆，第一支撑杆的中间部与第二支撑杆的中间部转动连接，且第一支撑杆的第一端以及第二支撑杆的第一端均与销轴转动连接，第一剪叉杆中第一支撑杆的第一端通过销轴滑动设于开网杆中左侧板上端的滑槽中，且第一支撑杆的第二端与第一收网杆中右侧板的下端转动连接，第一剪叉杆中第二支撑杆的第一端通过销轴滑动设于第一收网杆中右侧板上端的滑槽中，且第二支撑杆的第二端与开网杆中左侧板的下端转动连接；第二剪叉杆中第一支撑杆的第一端通过销轴滑动设于第二收网杆中左侧板上端的滑槽中，且第一支撑杆的第二端与开网杆中右侧板的下端转动连接，第二剪叉杆中第二支撑杆的第一端通过销轴滑动设于开网杆中右侧板上端的滑槽中，且第二支撑杆的第二端与第二收网杆中左侧板的下端转动连接。

9、优选地，每对连接剪叉杆包括第一连接杆和第二连接杆，第一连接杆的中间部与第二连接杆的中间部转动连接，且第一连接杆的第一端以及第二连接杆的第一端均与销轴转动连接，第一连接杆的第一端通过销轴设于第一收网杆中左侧板上端的滑槽中，且第一连接杆的第二端与相邻折展单元中第二收网杆中右侧板的下端转动连接，第二连接杆的第一端通过销轴设于相邻折展单元中第二收网杆中右侧板上端的滑槽中，且第二连接杆的第二端与第一收网杆中左侧板的下端转动连接。

10、本发明的特点和有益效果是：

11、1、本发明提供的一种绳网收展式空间捕获机械手，本发明在捕获开始阶段利用捕获绳索在各折展单元之间缠绕形成捕获空间，捕获过程通过展开各开网杆处的收束绳索完成捕获，具有捕获空间较大，捕获速度较快、响应快的特点。

12、2、本发明提供的一种绳网收展式空间捕获机械手，通过升降电机动作，可以带动移动花盘沿升降丝杠上下移动，进而实现折展模块的折叠及展开，有利于空间捕获机械手的收拢及展开作业，同时折展模块中各个构件之间的连接方式简单，并采用剪叉机构作为主体结构，整体结构刚度大、稳定性高、展开过程易于控制。

13、3、本发明提供的一种绳网收展式空间捕获机械手，捕获绳索在各折展单元之间缠绕形成较大的捕获空间，并通过收束绳索对其进行收束，通过利用收束绳网与捕获绳网的配合收束，不仅简化了收束过程、提高了收束效率，还加快了捕获速度，提高了空间捕获机械手对捕获目标的捕获精度。

14、4、本发明提供的一种绳网收展式空间捕获机械手，采用刚性折展机构及柔性捕获绳网，利用刚柔耦合机械手对捕获目标进行捕获，具有优异的顺应性，容许捕获目标具有一定的偏差，同时结构具备较高的稳定性。

15、5、本发明提供的一种绳网收展式空间捕获机械手，其驱动结构能够在高真空和强辐射的环境下正常工作，不会在太空错乱复杂的电磁辐射场中出现精度失真的情况，能够较好的适应空间环境。