空间自定位机械臂的肩部锁紧与腕部捕获设备及其应用制造技术

本发明专利技术属于机器人领域，并公开了空间自定位机械臂的肩部锁紧与腕部捕获设备，包括滚珠丝杠机构和周向均匀布置的多个分离式捕获‑锁紧机构，每个所述分离式捕获‑锁紧机构均包括捕获机构和锁紧机构，所述捕获机构包括开槽杆件手指、拦阻钩、销钉和连接台，所述开槽杆件手指包括第一杆件、第二杆件和第三杆件；所述锁紧机构包括拦阻杆和两个被动锁紧单元，每个所述被动锁紧单元均包括锁紧杆、连杆、铰轴、第一拉伸弹簧和第二拉伸弹簧。本发明专利技术能通过一个单自由度机构实现空间自定位机械臂的肩部锁紧与腕部捕获的功能性分离方法，该方法具有单自由度、机构分离、钩‑杆连接方便、速度放大、锁紧力放大和能量节省等优点。

Shoulder Locking and Wrist Capturing Equipment of Space Self-positioning Manipulator and Its Application

The invention belongs to the field of robots, and discloses shoulder locking and wrist capturing equipment of space self-positioning manipulator, including ball screw mechanism and several separated capturing and locking mechanisms with uniform circumferential arrangement. Each separated capturing and locking mechanism includes capturing mechanism and locking mechanism, and the capturing mechanism includes finger of slotting rod, blocking hook, pin and connecting mechanism. The finger of the slotted rod comprises a first rod, a second rod and a third rod; the locking mechanism comprises a blocking rod and two passive locking units, each of which includes a locking rod, a connecting rod, a hinge shaft, a first stretching spring and a second stretching spring. The invention can realize the functional separation method of shoulder locking and wrist capturing of space self-positioning manipulator through a single-degree-of-freedom mechanism. The method has the advantages of single-degree-of-freedom, mechanism separation, convenient hook-rod connection, speed amplification, locking power amplification and energy saving.

【技术实现步骤摘要】
空间自定位机械臂的肩部锁紧与腕部捕获设备及其应用
本专利技术属于机器人领域，更具体地，涉及空间自定位机械臂的肩部锁紧与腕部捕获设备及其应用。
技术介绍
空间机器人是在轨服务一个重要的工具。目前航天器的在轨服务主要由宇航员通过舱外活动或者在舱内/外(遥)操作机器人完成。空间机器人的操作范围包括空间体积受限于机械臂远端相对于近端的最大长度与固定端的位置。空间微重力允许很长机械臂的使用，然而货运飞船的仓储空间有限，机械臂的延长直接缩减有效载荷的数量，增加运输的次数和巨额的运输成本。另外，机械臂的延长增加精度控制要求，操作目标时需要更大的空间体积。机械臂的重量是其长度的函数，任何重量的减少有利于增加有效载荷的重量。机械臂操作范围包括空间体积扩大涉及三种方式：自由漂浮、移动与自定位。自由漂浮机器人是指机械臂安装于自由漂浮基座如航天飞行器，主要用于卫星的在轨服务。移动平台机器人是指机械臂安装于移动基座上，基座在滑轨上移动，改变了机械臂的固定端位置。然而，这两种方式的机械臂仍旧是固定的，借助移动平台实现操作空间的延伸，延伸量是有限的。自定位能够克服这些缺陷。机械臂自定位是一种尺蠖运动，机械臂从一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.空间自定位机械臂的肩部锁紧与腕部捕获设备，其特征在于，包括滚珠丝杠机构和周向均匀布置的多个分离式捕获‑锁紧机构，其中，每个所述分离式捕获‑锁紧机构均包括捕获机构和锁紧机构，每个捕获机构均包括捕获手指、拦阻钩、销轴和连接台，其中，所述捕获手指包括一体成形的三段杆件，这三段杆件分别为第一杆件、第二杆件和第三杆件，所述第二杆件的一端连接第一杆件而另一端别接第三杆件，并且所述第二杆件与所述第一杆件所成的角为钝角，所述第二杆件和第三杆件垂直，所述拦阻钩设置在所述第二杆件的侧面，并且所述第一杆件、第三杆件和拦阻钩设置在所述第二杆件的同一侧；所述捕获手指上设置有轨迹通槽，所述轨迹通槽包括抓捕槽段和拖动平...

【技术特征摘要】
1.空间自定位机械臂的肩部锁紧与腕部捕获设备，其特征在于，包括滚珠丝杠机构和周向均匀布置的多个分离式捕获-锁紧机构，其中，每个所述分离式捕获-锁紧机构均包括捕获机构和锁紧机构，每个捕获机构均包括捕获手指、拦阻钩、销轴和连接台，其中，所述捕获手指包括一体成形的三段杆件，这三段杆件分别为第一杆件、第二杆件和第三杆件，所述第二杆件的一端连接第一杆件而另一端别接第三杆件，并且所述第二杆件与所述第一杆件所成的角为钝角，所述第二杆件和第三杆件垂直，所述拦阻钩设置在所述第二杆件的侧面，并且所述第一杆件、第三杆件和拦阻钩设置在所述第二杆件的同一侧；所述捕获手指上设置有轨迹通槽，所述轨迹通槽包括抓捕槽段和拖动平移槽段，所述抓捕槽段平行于第一杆件，所述拖动平移槽段平行于所述第二杆件，所述销轴穿过所述轨迹通槽，所述连接台设置在所述第一杆件远离第二杆件的一端；每个所述锁紧机构均包括拦阻杆和两个被动锁紧单元，其中，每个所述被动锁紧单元均包括锁紧杆、连杆、铰轴、第一拉伸弹簧和第二拉伸弹簧，所述连杆的一端通过铰轴铰接在所述锁紧杆上，所述铰轴上套接有用于使所述连杆复位的扭转弹簧，所述连杆的另一端连接所述拦阻杆，即所述拦阻杆将两个所述被动锁紧单元的连杆连接在一起，所述第一拉伸弹簧的一端连接在连杆上而另一端连接在锁紧杆上，以用于使所述连杆复位，所述第二拉伸弹簧的一端连接在锁紧杆靠近连杆的一端而另一端用于连接末端执行器的盖板，此外，所述铰轴、拦阻杆和销轴相互平行；在每个所述分离式捕获-锁紧机构中，所述销轴的两端分别穿过一所述锁紧杆，从而使所述捕获手指位于两个所述锁紧杆之间并且使所述锁紧杆可转动连接在所述捕获手指上；每根所述销轴的两端均连接在末端执行器壳体上；每个所述分离式捕获-锁紧机构的连接台均连接在所述滚珠丝杠机构的滚珠螺母上，所述滚珠丝杠机构通过电机驱动，从而带动所述分离式捕获-锁紧机构的连接台移动。2.根据权利要求1所述的空间自定位机械臂的肩部锁紧与腕部捕获设备，其特征在于，所述锁紧杆远离所述连杆的一端设置有锁紧轮。3.根据权利要求1所述的空间自定位机械臂的肩部锁紧与腕部捕获设备，其特征在于，所述第一杆件和第二杆件通过圆角平滑过渡。4.根据权利要求1所述的空间自定位机械臂的肩部锁紧与腕部捕获设备，其特征在于，所述抓捕槽段和拖动平移槽段通过圆角平滑过渡。5.根据权利要求1所述的空间自定位机械臂的肩部锁紧与腕部捕获设备，其特征在于，所述第一拉伸弹簧的一端通过连杆连接凸台连接在所述连杆上，并且所述连杆连接凸台上设置弹簧安装孔，所述第一拉伸弹簧的一端勾在所述弹簧安装孔处。6.根据权利要求1所述的空间自定位机械臂的肩部锁紧与腕部捕获设备，其特征在于，所述第一拉伸弹簧的一端通过锁紧杆连接凸台连接在所述锁紧杆上，并且所述锁紧杆连接凸台上设置弹簧安装孔，所述第一拉伸弹簧的一端勾在所述弹簧安装孔内。7.根据权利要求1所述的空间自定位机械臂的肩部锁紧与腕部捕...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩锋，丁汉，严思杰，陶波，张小明，
申请(专利权)人：华中科技大学，华中科技大学无锡研究院，
类型：发明
国别省市：湖北,42