束网式软适应空间折展捕获机械手

本发明涉及宇航空间捕获，具体涉及一种束网式软适应空间折展捕获机械手。

背景技术：

1、截止2022年底，全球在轨航天器已经达到7218个，我国占大约700个，这些航天器在推动我国经济、军事、科研、民生等方面发挥了重要作用。然而，航天器不仅带来了科学社会的进步，也带来了太空垃圾：在太空的真空、微重力、强辐射、多陨石、巨大温差的环境下，航天器时刻面临解体爆炸的威胁，而航天器解体爆炸后则会形成空间碎片等太空垃圾，占据宝贵的轨道资源。目前空间碎片的捕获中主要采用接触式捕获，然而现有的刚性接触捕获虽然可靠性高、成功率高，但是控制难度大、结构复杂、生产成本高。

2、如公开号为cn113002805b的文献中，公开了一种多模式空间捕获机构，包括：第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、基座、锁口平台、机构外接件，基座上安装有齿轮传动系统，驱动第一至第四支链变换位置，形成两种捕获模式，可根据目标形状大小选择合适的捕获模式进行捕获。该多模式空间捕获机构采用八个舵机和一个直流减速电机进行驱动，实现折叠收纳、展开捕获、环抱收紧的功能，能够整星抓捕目标，降低了对接精度要求，多模式捕获提高了捕获能力。

3、上述文献中捕获机构为刚性捕获，且存在过多的驱动元件、构造较复杂、并不适宜于太空环境中工作等问题。因此，有必要提出一种束网式软适应空间折展捕获机械手，增大捕获空间、更好的适应目标形状。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种束网式软适应空间折展捕获机械手，采用模块化设计，仅通过单一丝杠电机即可实现捕获组件的伸展，提高装置的稳定性；通过折展组件中折展盘的移动，使折展臂运动，带动框架主杆收束与展开，实现捕获组件和连接组件的收束与展开，还可由绳索驱动实现捕获网的收束和复位；捕获组件采用六边形的内部空间，具有较大的捕获空间，能更好的应对非合作目标的捕获；同时，通过与折展组件的配合，在运输过程中可将捕获组件收起，减少体积，减轻运输负担。

2、本发明提供了一种束网式软适应空间折展捕获机械手，其包括支撑组件、折展组件、捕获组件、连接组件和绳索，所述折展组件位于所述支撑组件的周侧位置，所述捕获组件设置在所述折展组件的周侧位置，所述连接组件设置在所述捕获组件之间，所述绳索位于所述捕获组件的内部；所述支撑组件，其包括底座、支柱、支撑台、套筒、轴承、套筒端盖、分线盘和丝杠电机，所述支柱的第一端与所述底座的第一端连接，所述支撑台的第一端与所述支柱的第二端连接，所述套筒设置在所述支撑台内，所述轴承设置在所述套筒的第一端内，所述套筒端盖与所述套筒的第二端连接，所述分线盘设置在所述底座的第二端周侧位置，所述丝杠电机的电机端与所述底座连接，所述丝杠电机的丝杠末端与所述轴承连接；所述折展组件，其包括折展盘和折展臂，所述折展盘通过丝杠螺母与所述支撑组件的丝杠电机的丝杠螺纹连接，所述折展臂与所述折展盘转动连接；所述折展臂，其包括传动杆、折展盘销轴、第一折展杆、传动销轴、第二折展杆和支撑台销轴，所述传动杆的第一端与所述折展盘通过所述折展盘销轴转动连接，所述第一折展杆的中间位置与所述传动杆的第二端通过传动销轴转动连接，所述第一折展杆的第一端与所述支撑组件的第一支撑台通过支撑台销轴转动连接，所述第二折展杆的第一端与所述第二支撑台通过支撑台销轴转动连接；所述捕获组件，其包括框架主杆、主杆销轴、第一滑轮、第二滑轮、滑轮销轴、连绳件和弹力绳，所述框架主杆分别与所述折展组件的第一折展杆和第二折展杆通过所述主杆销轴转动连接，所述第一滑轮和第二滑轮分别通过滑轮销轴对称设置在所述框架主杆的两端，所述连绳件设置在所述框架主杆的一侧，弹力绳的第一端依次绕过第一滑轮、框架主杆内部的凹槽、第二滑轮、连绳件的弹力绳孔与弹力绳的第二端连接。

3、可优选的是，所述连接组件，其包括第一连接杆、连接杆销轴、第二连接杆、第一连接架、连接架销轴、第二连接架和导向柱，所述第一连接杆的第一端与所述捕获组件的框架主杆通过连接杆销轴转动连接，所述第二连接杆的第一端与所述框架主杆通过连接杆销轴转动连接，所述第一连接架的两端对称与所述第一连接杆通过所述连接架销轴转动连接，所述第二连接架的两端对称与所述第二连接杆通过所述连接架销轴转动连接，所述导向柱的第一端与所述第一连接架连接，所述导向柱的第二端与所述第二连接架滑动连接。

4、可优选的是，所述支撑组件还包括轴承和套筒端盖，所述轴承设置在所述套筒的第一端内，所述丝杠电机的丝杠末端与所述轴承连接，所述套筒端盖与所述套筒的第二端连接，所述支撑台设置第一支撑台和第二支撑台，所述第一支撑台和第二支撑台形状尺寸相同且同轴心。

5、可优选的是，所述框架主杆的内部设置凹槽，所述连绳件分别设置相互垂直的弹力绳孔和绳索孔，所述绳索设置三组，且所述绳索的两端同时由上而下螺旋式缠绕在各连绳件的绳索孔上，构成捕获网。

6、可优选的是，所述底座的内部设置镂空，所述底座的第一端面均布设置内有圆柱状凹槽的锥型凸台，所述底座的内部安装丝杠电机的电机，所述支撑台的内部呈圆柱状中空，所述支撑台的第一端面均布与所述底座的第一端面相对应的锥形凸台。

7、可优选的是，所述支柱设置六组，均布在所述丝杠电机的丝杆周侧，所述支柱的两端分别与所述底座和支撑台的锥形凸台连接。

8、可优选的是，所述折展盘销轴、传动销轴、支撑台销轴、主杆销轴、滑轮销轴、连接杆销轴和连接架销轴的两端对称设置销轴端盖，所述导向柱的第一端设置销轴端盖。

9、可优选的是，所述分线盘整体呈环形，设置三个沿圆周均匀分布的分线孔，所述第一连接架和第二连接架的两端夹角均为120°。

10、可优选的是，设置六组所述折展臂均布在所述支撑组件的周侧，设置六组所述框架主杆与六组所述折展臂连接，所述连接组件设置在各相邻两所述框架主杆的中间。

11、可优选的是，所述底座、支撑台、分线盘、丝杆电机的丝杆和折展盘的轴线共线。

12、本发明的特点和有益效果是：

13、1.本发明束网式软适应空间折展捕获机械手，折展组件和捕获组件采用模块化设计，方便维修替换，仅通过单一丝杠电机即可实现捕获组件的伸展，使用较少的驱动完成完整的捕获行为，提高装置的稳定性。

14、2.本发明束网式软适应空间折展捕获机械手，通过折展组件中折展盘的移动，使折展臂运动，带动框架主杆收束与展开，实现捕获组件和连接组件的收束与展开，还可由绳索驱动实现捕获网的收束和复位。

15、3.本发明束网式软适应空间折展捕获机械手，捕获组件采用六边形的内部空间，具有较大的捕获空间，能更好的应对非合作目标的捕获；同时，通过与折展组件的配合，在运输过程中可将捕获组件收起，减少体积，减轻运输负担。

技术特征：

1.一种束网式软适应空间折展捕获机械手，其特征在于，其包括支撑组件、折展组件、捕获组件、连接组件和绳索，所述折展组件位于所述支撑组件的周侧位置，所述捕获组件设置在所述折展组件的周侧位置，所述连接组件设置在所述捕获组件之间，所述绳索位于所述捕获组件的内部；

2.根据权利要求1所述的束网式软适应空间折展捕获机械手，其特征在于，所述连接组件，其包括第一连接杆、连接杆销轴、第二连接杆、第一连接架、连接架销轴、第二连接架和导向柱，所述第一连接杆的第一端与所述捕获组件的框架主杆通过连接杆销轴转动连接，所述第二连接杆的第一端与所述框架主杆通过连接杆销轴转动连接，所述第一连接架的两端对称与所述第一连接杆通过所述连接架销轴转动连接，所述第二连接架的两端对称与所述第二连接杆通过所述连接架销轴转动连接，所述导向柱的第一端与所述第一连接架连接，所述导向柱的第二端与所述第二连接架滑动连接。

3.根据权利要求1所述的束网式软适应空间折展捕获机械手，其特征在于，所述支撑组件还包括轴承和套筒端盖，所述轴承设置在所述套筒的第一端内，所述丝杠电机的丝杠末端与所述轴承连接，所述套筒端盖与所述套筒的第二端连接，所述支撑台设置第一支撑台和第二支撑台，所述第一支撑台和第二支撑台形状尺寸相同且同轴心。

4.根据权利要求1所述的束网式软适应空间折展捕获机械手，其特征在于，所述框架主杆的内部设置凹槽，所述连绳件分别设置相互垂直的弹力绳孔和绳索孔，所述绳索设置三组，且所述绳索的两端同时由上而下螺旋式缠绕在各连绳件的绳索孔上，构成捕获网。

5.根据权利要求1所述的束网式软适应空间折展捕获机械手，其特征在于，所述底座的内部设置镂空，所述底座的第一端面均布设置内有圆柱状凹槽的锥型凸台，所述底座的内部安装丝杠电机的电机，所述支撑台的内部呈圆柱状中空，所述支撑台的第一端面均布与所述底座的第一端面相对应的锥形凸台。

6.根据权利要求1所述的束网式软适应空间折展捕获机械手，其特征在于，所述支柱设置六组，均布在所述丝杠电机的丝杆周侧，所述支柱的两端分别与所述底座和支撑台的锥形凸台连接。

7.根据权利要求2所述的束网式软适应空间折展捕获机械手，其特征在于，所述折展盘销轴、传动销轴、支撑台销轴、主杆销轴、滑轮销轴、连接杆销轴和连接架销轴的两端对称设置销轴端盖，所述导向柱的第一端设置销轴端盖。

8.根据权利要求2所述的束网式软适应空间折展捕获机械手，其特征在于，所述分线盘整体呈环形，设置三个沿圆周均匀分布的分线孔，所述第一连接架和第二连接架的两端夹角均为120°。

9.根据权利要求1或2所述的束网式软适应空间折展捕获机械手，其特征在于，设置六组所述折展臂均布在所述支撑组件的周侧，设置六组所述框架主杆与六组所述折展臂连接，所述连接组件设置在各相邻两所述框架主杆的中间。

10.根据权利要求1所述的束网式软适应空间折展捕获机械手，其特征在于，所述底座、支撑台、分线盘、丝杆电机的丝杆和折展盘的轴线共线。

技术总结本发明提供一种束网式软适应空间折展捕获机械手，涉及宇航空间捕获技术领域，其包括支撑组件、折展组件、捕获组件、连接组件和绳索，折展组件位于支撑组件的周侧位置，捕获组件设置在折展组件的周侧位置，连接组件设置在捕获组件之间，绳索位于捕获组件的内部，本发明采用模块化设计，仅通过单一丝杠电机即可实现捕获组件的伸展，提高装置的稳定性；通过折展组件中折展盘的移动，使折展臂运动，实现捕获组件和连接组件的收束与展开，还可由绳索驱动实现捕获网的收束和复位；捕获组件采用六边形的内部空间，具有较大的捕获空间，同时，通过与折展组件的配合，在运输过程中可将捕获组件收起，减少体积，减轻运输负担。技术研发人员：韩博,刘枫,江源,骆明炎,李明洋,刘宗柯受保护的技术使用者：燕山大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5