本发明专利技术公开了一种用于空间机器人安全捕获的装置，该装置包括：机械臂、六维力/力矩传感器、缓冲器、末端执行器和信号处理单元；其中，所述六维力/力矩传感器与所述机械臂的末端相连接；所述缓冲器包括第一金属板、阻尼导轨、弹簧器、微动开关和第二金属板；所述信号处理单元分别与所述机械臂、所述六维力/力矩传感器、所述微动开关和所述末端执行器相连接。本发明专利技术提高了捕获目标物体的成功率，减小了机械臂的损坏风险。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及空间机器人领域，尤其涉及一种用于空间机器人安全捕获的装置。
技术介绍
空间机器人是用于代替人类在太空中进行科学试验、出舱操作、空间探测等活动的特种机器人。空间机器人代替宇航员出舱活动可以大幅度降低风险和成本。空间机器人是在空间环境中活动的，空间环境和地面环境差别很大，空间机器人工作在微重力，高真空，超低温，强辐射，照明差的环境中，因此，空间机器人与地面机器人的要求也必然不相同，有它自身的特点。能够自由飞行的空间机器人在地球轨道以高度进行绕地飞行，当其对目标进行捕获操作的时候，机器人和目标物间的冲击作用可能导致目标物被碰撞远离或机器人手臂的损坏不良后果，这些都导致空间任务的失败。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：相比于现有技术，本专利技术提供了一种用于空间机器人安全捕获的装置，提高了空间机器人捕获目标物体的成功率，减小了机械臂损坏的风险。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种用于空间机器人安全捕获的装置，该装置包括：机械臂、六维力/力矩传感器、缓冲器、末端执行器和信号处理单元；其中，所述六维力/力矩传感器与所述机械臂的末端相连接；所述缓冲器包括第一金属板、核心部件和第二金属板，其中，核心部件包括阻尼导轨、弹簧器和微动开关；所述六维力/力矩传感器设置于所述第一金属板的外壁；所述第一金属板开设有第一孔，所述阻尼导轨的一端通过所述第一孔穿设于所述第一金属板并与所述第二金属板相连接；所述弹簧器套设于所述阻尼导轨，并位于所述第一金属板与所述第二金属板之间；所述微动开关的顶端与所述阻尼导轨的帽相连接，所述微动开关的簧片与所述第一金属板的外壁相接触；所述末端执行器与所述缓冲器相连接；所述信号处理单元分别与所述机械臂、所述六维力/力矩传感器、所述微动开关和所述末端执行器相连接；所述末端执行器接触目标物体，所述第二金属板受到压力作用，所述阻尼导轨通过所述第一孔轴向运动并提供摩擦力，同时使得所述弹簧器压缩，使得所述第二金属板与所述第一金属板相对运动，从而触发所述微动开关，所述微动开关的开关信息传输给所述信号处理单元，所述第二金属板与所述第一金属板相对运动使得所述第一金属板受到所述弹簧器和所述阻尼导轨的压力，所述六维力/力矩传感器受到所述第一金属板施加的压力并采集力信息和力矩信息，所述力信息和力矩信息传输给所述信号处理单元，所述信号处理单元根据所述开关信息、所述力信息和所述力矩信息控制所述机械臂对所述六维力/力矩传感器的输出力和力矩，使得所述六维力/力矩传感器受到的除其轴向外的力和力矩为零，同时所述信号处理单元控制所述末端执行器对所述目标物体实时捕获。上述用于空间机器人安全捕获的装置中，所述核心部件的数量为三组。上述用于空间机器人安全捕获的装置中，从三个所述微动开关中取得任意两个微动开关的开关信息传输给所述信号处理单元。上述用于空间机器人安全捕获的装置中，所述第二金属板开设有与所述第一孔相对应的第二孔，所述阻尼导轨的一端通过所述第二孔穿设于所述第二金属板并与螺母相连接，所述阻尼导轨的突出部压接于所述第二金属板的内壁，所述螺母压接于所述第二金属板的外壁。上述用于空间机器人安全捕获的装置中，所述第二金属板开设有与所述第一孔相对应的第二孔，所述阻尼导轨套设有第二螺母和第三螺母，所述阻尼导轨通过所述第二孔穿设于所述第二金属板，其中，所述第二金属板位于所述第二螺母和所述第三螺母之间，所述第二螺母与所述第二金属板的上端面相压接，所述第三螺母与所述第二金属板的下端面相压接。上述用于空间机器人安全捕获的装置中，所述第二金属板开设有与所述第一孔相对应的第二孔，所述阻尼导轨套设有第二螺母和第三螺母，所述阻尼导轨通过所述第二孔穿设于所述第二金属板，其中，所述第二金属板位于所述第二螺母和所述第三螺母之间，所述第二螺母与所述第二金属板的上端面相压接，所述第三螺母与所述第二金属板的下端面相压接。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：(1)本专利技术通过信号处理单元控制机械臂对六维力/力矩传感器的输出力和力矩，延长了末端执行器与目标物体的接触时间，消弱了冲击力的影响，提高了捕获目标物体的成功率；(2)本专利技术通过弹簧器的压缩作用和阻尼导轨沿其轴向运动产生摩擦力吸收末端执行器碰撞目标物体时的部分冲击力，有效的防止了机械臂的损坏。附图说明图1是本专利技术的用于空间机器人安全捕获的装置的结构示意图；图2是本专利技术的缓冲器处于初始状态的结构示意图；图3是本专利技术的缓冲器处于触发状态的结构示意图；图4是本专利技术的阻尼导轨的结构示意图；图5是本专利技术的用于空间机器人安全捕获的装置受到目标物体的冲击力的示意图；图6是本专利技术的空间机器人与目标物体的冲击过程示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明：图1示出了本专利技术的用于空间机器人安全捕获的装置的结构示意图。如图1所示，该装置包括：机械臂1、六维力/力矩传感器2、缓冲器3、末端执行器4和信号处理单元5，具体实施时，机械臂1的自由度可以为六自由度及以上。其中，六维力/力矩传感器2与机械臂1的末端相连接，具体实施时，六维力/力矩传感器2可以与机械臂1的末端螺纹连接，连接方式可以有多种，本实施例不加以限定。缓冲器3包括第一金属板31、阻尼导轨32、弹簧器33、微动开关34和第二金属板35，具体实施时，第一金属板31和第二金属板35的制作材料可以有多种金属，本实施例不加以限定。其中，六维力/力矩传感器2设置于第一金属板31的外壁，具体实施时，六维力/力矩传感器2可以与第一金属板31的外壁螺纹连接，也可以焊接，连接方式可以有多种，本实施例不加以限定。第一金属板31开设有第一孔311，阻尼导轨32的一端通过第一孔311穿设于第一金属板31并与第二金属板35相连接。具体的，第一金属板31开设有第一孔311，第二金属板35开设有与第一孔311位置相对应的第二孔351，阻尼导轨32通过第一孔311穿过第一金属板31，第一金属板31通过第一孔311可以与阻尼导轨32发生相对运动，并且阻尼导轨32通过第二孔351穿过第二金属板35，阻尼导轨32设置有突出部321，如图4所示，突出部321可以为两个，以阻尼导轨32的轴向呈对称性分布，需要理解的是，第一孔311开设的形状与突出部321的形状相对应，使得具有突出部321的阻尼导轨32可以刚好通过第一孔311，突出部321压接于第二金属板35的内壁，螺母322与阻尼导轨32的末端螺纹连接，旋转螺母322使得螺母322与第二金属板35的外壁紧紧接触，从而通过螺母322和突出部321将第二金属板35固定住。这里需要说明的是，阻尼导轨还可以不设置突出部，阻尼导轨穿过第一金属板后可连接一个螺母，然后再穿过第二金属板，再连接一个螺母，通过两个螺母将第二金属板固定。弹簧器33套设于阻尼导轨32，并位于第一金属板31与第二金属板35之间，通过弹簧器33可以将部分冲力转换为弹簧器33的弹力。微动开关34与阻尼导轨32的帽323相连接，微动开关34的簧片与第一金属板31的外壁相接触。具体实施时，微动开关34可以与阻尼导轨32的帽323螺纹连接，连接方式可以有多种，本实施例不加以限定。如图2所示，当微动开关处于初始状态时，微动开关34的簧片与第一金属板31的外壁相接触，当本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于空间机器人安全捕获的装置，其特征在于包括：机械臂(1)、六维力/力矩传感器(2)、缓冲器(3)、末端执行器(4)和信号处理单元(5)；其中，所述六维力/力矩传感器(2)与所述机械臂(1)的末端相连接；所述缓冲器(3)包括第一金属板(31)、核心部件和第二金属板(35)，其中，核心部件包括阻尼导轨(32)、弹簧器(33)和微动开关(34)；所述六维力/力矩传感器(2)设置于所述第一金属板(31)的外壁；所述第一金属板(31)开设有第一孔(311)，所述阻尼导轨(32)的一端通过所述第一孔(311)穿设于所述第一金属板(31)并与所述第二金属板(35)相连接；所述弹簧器(33)套设于所述阻尼导轨(32)，并位于所述第一金属板(31)与所述第二金属板(35)之间；所述微动开关(34)的顶端与所述阻尼导轨(32)的帽(323)相连接，所述微动开关(34)的簧片与所述第一金属板(31)的外壁相接触；所述末端执行器(4)与所述缓冲器(3)相连接；所述信号处理单元(5)分别与所述机械臂(1)、所述六维力/力矩传感器(2)、所述微动开关(34)和所述末端执行器(4)相连接；所述末端执行器(4)接触目标物体，所述第二金属板(35)受到压力作用，所述阻尼导轨(32)通过所述第一孔(311)沿其轴向运动并提供摩擦力，同时使得所述弹簧器(33)压缩，使得所述第二金属板(35)与所述第一金属板(31)相对运动，从而触发所述微动开关(34)，所述微动开关(34)的开关信息传输给所述信号处理单元(5)，所述第二金属板(35)与所述第一金属板(31)相对运动使得所述第一金属板(31)受到所述弹簧器(33)和所述阻尼导轨(32)的压力，所述六维力/力矩传感器(2)受到所述第一金属板(31)施加的压力并采集力信息和力矩信息，所述力信息和力矩信息传输给所述信号处理单元(5)，所述信号处理单元(5)根据所述开关信息、所述力信息和所述力矩信息控制所述机械臂(1)对所述六维力/力矩传感器(2)的输出力和力矩，使得所述六维力/力矩传感器(2)受到的除其轴向外的力和力矩为零，同时所述信号处理单元(5)控制所述末端执行器(4)对所述目标物体实时捕获。...
【技术特征摘要】
1.一种用于空间机器人安全捕获的装置，其特征在于包括：机械臂(1)、六维力/力矩传感器(2)、缓冲器(3)、末端执行器(4)和信号处理单元(5)；其中，所述六维力/力矩传感器(2)与所述机械臂(1)的末端相连接；所述缓冲器(3)包括第一金属板(31)、核心部件和第二金属板(35)，其中，核心部件包括阻尼导轨(32)、弹簧器(33)和微动开关(34)；所述六维力/力矩传感器(2)设置于所述第一金属板(31)的外壁；所述第一金属板(31)开设有第一孔(311)，所述阻尼导轨(32)的一端通过所述第一孔(311)穿设于所述第一金属板(31)并与所述第二金属板(35)相连接；所述弹簧器(33)套设于所述阻尼导轨(32)，并位于所述第一金属板(31)与所述第二金属板(35)之间；所述微动开关(34)的顶端与所述阻尼导轨(32)的帽(323)相连接，所述微动开关(34)的簧片与所述第一金属板(31)的外壁相接触；所述末端执行器(4)与所述缓冲器(3)相连接；所述信号处理单元(5)分别与所述机械臂(1)、所述六维力/力矩传感器(2)、所述微动开关(34)和所述末端执行器(4)相连接；所述末端执行器(4)接触目标物体，所述第二金属板(35)受到压力作用，所述阻尼导轨(32)通过所述第一孔(311)沿其轴向运动并提供摩擦力，同时使得所述弹簧器(33)压缩，使得所述第二金属板(35)与所述第一金属板(31)相对运动，从而触发所述微动开关(34)，所述微动开关(34)的开关信息传输给所述信号处理单元(5)，所述第二金属板(35)与所述第一金属板(31)相对运动使得所述第一金属板(31)受到所述弹簧器(33)和所述阻尼导轨(32)的压力，所述六维力/力矩传感器(2)受到所述第一金属板(31)施加的压力并采集力信息和力矩信息，所述力信息和力矩信息传输给所述信号处理单元(5)，所述信号处理单元(5)根据所述开关信息、所述力信息和所述力矩信息控制所述机械臂(1)对所...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘嘉宇，朱成林，邓涛，张栩曼，杜宝森，范庆麟，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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