一种空间机械臂末端抓取机构与抓取方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114986544A(43)申请公布日2022.09.02(21)申请号202210681069.X(22)申请日2022.06.15(71)申请人北京空间飞行器总体设计部地址100094北京市海淀区友谊路104号(72)发明人张文明杨旭曾磊赵志军周永辉李德伦胡成威熊明华(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009专利代理师庞静(51)Int.Cl.B25J15/00(2006.01)B64G4/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图6页(54)发明名称一种空间机械臂末端抓取机构与抓取方法(57)摘要本发明公开了一种空间机械臂末端抓取机构与抓取方法，属于空间探测技术领域。空间机械臂末端抓取机构包括壳体组件、约束在壳体组件内部的捕获组件、与壳体组件固定连接的锁紧组件与拖动组件，通过捕获、拖动和锁紧操作，可实现对空间合作目标上的目标适配器大容差柔性抓取。CN114986544ACN114986544A权利要求书1/2页1.一种空间机械臂末端抓取机构，用于对空间合作目标上的目标适配器抓取和释放，其特征在于，所述空间机械臂末端抓取机构包括壳体组件、捕获组件、锁紧组件与拖动组件；所述壳体组件具有与所述目标适配器相耦合的结构，通过导轨约束所述捕获组件；所述捕获组件用于实现对所述目标适配器的初始捕获；所述拖动组件用于拖动完成捕获后的捕获组件与目标适配器，实现壳体组件与目标适配器的对接；所述拖动组件固定在壳体组件上，所述拖动组件包括拖动滚珠丝杠、拖动驱动组件、底盖、传动齿轮；拖动滚珠丝杠与拖动驱动组件固定在底盖上；拖动滚珠丝杠的一端通过传动齿轮与拖动驱动组件的输出端连接，拖动滚珠丝杠的另一端与捕获组件连接，通过拖动滚珠丝杠沿轴向作直线运动实现对捕获组件与目标适配器的拖动；所述锁紧组件固定在壳体组件上，用于锁紧目标适配器，并实现与目标适配器的电连接。2.如权利要求1所述的空间机械臂末端抓取机构，其特征在于，所述锁紧组件包括至少4套锁紧机构、随动组件、锁紧驱动组件和大齿轮；锁紧机构、锁紧驱动组件和大齿轮固定在壳体组件上，锁紧驱动机构与大齿轮通过齿轮啮合连接，大齿轮与所有锁紧机构通过齿轮啮合连接；随动组件固定用于电连接的电缆，随动组件固定在锁紧机构上。3.如权利要求2所述的空间机械臂末端抓取机构，其特征在于，所述锁紧机构包括滚轮、电连接器、连杆、锁紧支撑架、活动组件、碟簧组件、小导轨、固定支架、锁紧滚珠丝杠；锁紧时，滚轮与目标适配器连接，电连接器与目标适配器实现电连接；滚轮通过销轴连接在连杆上，连杆通过销轴连接在活动组件上，碟簧组件固定在活动组件上；小导轨固定在壳体组件上，并通过转接件与锁紧支撑架连接；固定支架、轴承支撑件固定在壳体组件上；电连接器与随动组件固定在锁紧支撑架上；锁紧滚珠丝杠螺母上设计有齿轮，固定在轴承支撑件上，锁紧滚珠丝杠穿过固定支架、活动组件后，与锁紧支撑架固定连接。4.如权利要求1所述的空间机械臂末端抓取机构，其特征在于，所述捕获组件包括固定环、钢丝绳组件、转动环、一维力传感器、滑块组件和捕获驱动组件；固定环与转动环之间通过轴承连接；钢丝绳组件的两端分别与固定环、转动环连接，钢丝绳组件至少有3套，沿固定环、转动环周向均匀分布；捕获驱动组件固定在固定环上，输出端通过齿轮与转动环连接；至少3组滑块组件固定在固定环上，沿固定环轴向均匀分布，并与所述导轨连接；一维力传感器固定在滑块组件上；捕获组件工作时，捕获驱动组件驱动转动环转动，带动钢丝绳组件一端运动，使得钢丝绳组件组成的初始圆收缩，捕获目标适配器。5.如权利要求4所述的空间机械臂末端抓取机构，其特征在于，所述捕获组件还包括2个到位开关，到位开关固定连接在固定环上，用于指示捕获组件的2个位置状态，分别是捕获起始位置和捕获终止位置。6.如权利要求1所述的空间机械臂末端抓取机构，其特征在于，还包括控制器，安装在壳体组件外侧，用于对捕获驱动组件、拖动驱动组件、锁紧驱动组件进行控制，并与机械臂通信。2CN114986544A权利要求书2/2页7.如权利要求1所述的空间机械臂末端抓取机构，其特征在于，还包括六维力传感器，与底盖连接，用于测量抓取过程中的受力情况。8.如权利要求7所述的空间机械臂末端抓取机构，其特征在于，还包括快换装置，与六维力传感器连接，用于实现对壳体组件、捕获组件、锁紧组件与拖动组件的组合体在轨更换。9.一种空间机械臂末端抓取机构抓取方法，其特征在于，按序对目标适配器进行捕获、拖动、锁紧操作：捕获操作：捕获驱动组件驱动转动环转动，带动钢丝绳组件的一端运动，使三套钢丝绳组件组成的初始圆收缩，直至将目标适配器捕获；拖动操作：拖动驱动组件通过传动齿轮驱动拖动滚珠丝杠转动，丝杠螺母作沿轴向作直线运动，拖