一种非合作目标星箭对接环捕获机构及其捕获方法技术

一种非合作目标星箭对接环捕获机构及其捕获方法，它涉及一种非合作目标对接环捕获机构和捕获方法。本发明专利技术解决了现有非合作目标对接环捕获机构存在集成度低、体积大、质量重以及容差小、捕获时间长的问题。本发明专利技术采用电机直接驱动滚珠丝杠轴，带动通过螺钉固定在转接件上的丝杠螺母进行直线运动；转接件和捕获手指下端通过滚针轴承组件形成回转副；在捕获手指的定位槽中间放置上支撑壳体滚针轴承组件；转接件的上下运动使得捕获手指完成张开和闭合运动，完成非合作目标的捕获；行程开关和行程开关信号采集板用于控制捕获手指的张开和闭合。本发明专利技术适用于星箭对接环的捕获，具有体积小、容差大、连接刚度高、捕获时间短等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种非合作目标星箭对接环捕获机构及其捕获方法
本专利技术涉及一种非合作目标星箭对接环捕获机构及其捕获方法，属于空间机器人

技术介绍
随着科学技术的发展，世界各国对航天领域加大了研究力度，然而地球的轨道资源稀缺，尤其是作为通信卫星使用的地球静止轨道，更是一条极其珍贵的独特轨道。因此，在轨捕获技术已经成为世界范围内航天领域的一个研究热点和难点。非合作目标在轨捕获将会在辅助机构展开、卫星燃料加注、维修和更换故障元件等方面发挥重要的作用。非合作目标在轨捕获的一大技术难点在于捕获机构的设计。相对于合作目标，非合作目标的最大特点在于其上没有专门的对接接口。公开号为CN102849228B的专利技术专利公开了一种周边摆杆式胀紧头的非合作目标对接机构，公开号为CN104176279B的专利技术专利公开一种非合作目标捕获机构，公开号为CN107628277A的专利技术申请公开了一种空间非合作目标捕获机构及其捕获方法；以上是针对卫星的远地点反冲发动机喷管提出的捕获机构，上述捕获机构不适用于星箭对接环的捕获。公开号为CN106628278A的专利技术申请提出了星箭对接环的一种捕获机构和方法，该捕获机构和方法采用四连杆捕获手指和水平锁紧机构，虽然该捕获机构对星箭对接环的捕获具有容差大、响应速度快等优点，但是存在体积大、质量重等缺点。综上，现有的非合作目标对接环捕获机构存在集成度低、体积大、质量重以及适用范围窄。
技术实现思路
本专利技术为解决现有的非合作目标对接环捕获机构存在集成度低、体积大、质量重以及适用范围窄的问题，进而提供一种非合作目标星箭对接环捕获机构。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：本专利技术的非合作目标星箭对接环捕获机构包括上支撑壳体1、内捕获手指2、上盖板3、外捕获手指7、转接件8、电机转子轴10、制动器组件、下支撑壳体20、滚珠丝杠轴36、丝杠螺母37、电机定子38和电机转子39；上支撑壳体1为长方体壳体，下支撑壳体20固装在上支撑壳体1的下端面上，上盖板3固装在上支撑壳体1的上端面上，滚珠丝杠轴36竖直安装在上支撑壳体1上且滚珠丝杠轴36的下部位于下支撑壳体20内，丝杠螺母37穿装在滚珠丝杠轴36上且位于上支撑壳体1内，转接件8固套在丝杠螺母37上，转接件8的两侧对称设置有两个转接件滚针轴承组件，内捕获手指2的下端和外捕获手指7的下端均通过一个转接件滚针轴承组件与转接件8连接，内捕获手指2的捕获端和外捕获手指7的捕获端均穿过上支撑壳体1的上部和上盖板3设置在上支撑壳体1外部；电机定子38内嵌在下支撑壳体20上部，电机转子轴10通过平键12和转子轴锁紧螺母11安装在滚珠丝杠轴36的下部，电机转子39固套在电机转子轴10上，电机转子39位于电机定子38内，制动器组件包括制动器摩擦片支架14、多个制动器弹簧导杆15、制动器端盖16、制动器摩擦盘17、制动器壳体19、多个制动器弹簧40、制动器电磁线圈41和多个制动器摩擦片42，制动器壳体19固定在下支撑壳体20的下部，制动器电磁线圈41安装在制动器壳体19的内圈，多个制动器弹簧40均布设置在制动器壳体19的外圈，制动器摩擦盘17、制动器摩擦片支架14和制动器端盖16由上至下依次穿装在滚珠丝杠轴36的下端，制动器摩擦片支架14固套在滚珠丝杠轴36的下端，制动器摩擦片42均布安装在制动器摩擦片支架14的通孔中，制动器端盖16的外沿通过多个制动器弹簧导杆15安装在制动器壳体19上，制动器弹簧导杆15依次穿过制动器端盖16和制动器摩擦盘17与制动器壳体19固接。进一步地，所述非合作目标星箭对接环捕获机构还包括深沟球轴承盖4、碟簧支撑垫6、深沟球轴承49和碟簧44，上盖板3的中心加工有轴承支撑孔，深沟球轴承49安装在上盖板3的轴承支撑孔内，碟簧44通过碟簧支撑垫6设置在深沟球轴承49的上端面上，深沟球轴承盖4通过螺钉连接在上盖板上。进一步地，所述非合作目标星箭对接环捕获机构还包括轴承座9、角接触球轴承内圈锁紧螺母21、角接触球轴承内支撑套22、角接触球轴承外圈锁紧螺母23和两个角接触球轴承45，轴承座9固装在上支撑壳体1底部的中心通孔处，角接触球轴承内支撑套22固套在滚珠丝杠轴36的下部，两个角接触球轴承45背对背套装在角接触球轴承内支撑套22上，两个角接触球轴承45位于轴承座9内，轴承座9的下端通过角接触球轴承内圈锁紧螺母21锁紧角接触球轴承45内圈，轴承座9的上端通过角接触球轴承外圈锁紧螺母23锁紧角接触球轴承45外圈。进一步地，所述非合作目标星箭对接环捕获机构还包括多个制动器弹簧调整垫圈18，制动器弹簧调整垫圈18的数量与制动器弹簧40的数量一致设置，制动器弹簧调整垫圈18设置在制动器弹簧40上端与制动器壳体19之间。进一步地，每个转接件滚针轴承组件包括转接件滚针轴承转轴24、两个转接件滚针轴承隔圈25、转接件滚针轴承锁紧螺母26和两个第一滚针轴承46，转接件滚针轴承转轴24通过转接件滚针轴承锁紧螺母26和转接件8的一侧固连，两个滚针轴承46安装在转接件滚针轴承转轴24上，两个转接件滚针轴承隔圈25安装于两个滚针轴承46之间。进一步地，所述非合作目标星箭对接环捕获机构还包括两个上支撑壳体滚针轴承组件，每个上支撑壳体滚针轴承组件包括上支撑壳体滚针轴承转轴30、上支撑壳体滚针轴承垫片28、两个上支撑壳体滚针轴承隔圈29和两个第二滚针轴承47，上支撑壳体滚针轴承转轴30通过螺钉安装在上支撑壳体1上，两个第二滚针轴承47安装在上支撑壳体滚针轴承转轴30上，两个上支撑壳体滚针轴承隔圈29安装在两个第二滚针轴承47之间，内捕获手指2和外捕获手指7上对应加工有限位槽，上支撑壳体滚针轴承组件穿过内捕获手指2和外捕获手指7上的限位槽，形成运动副，内捕获手指2和外捕获手指7随着丝杠螺母37上下运动，并通过限位槽完成手指的张开和闭合。进一步地，所述非合作目标星箭对接环捕获机构还包括两个行程开关、行程开关信号采集板32和行程开关信号采集板保护壳27，两个行程开关包括第一行程开关43和第二行程开关50，第一行程开关43和行程开关信号采集板32由上至下依次设置在上支撑壳体1的外侧壁上，第二行程开关50设置在上支撑壳体1的内侧壁上，行程开关信号采集板32位于行程开关信号采集板保护壳27内。进一步地，所述非合作目标星箭对接环捕获机构还包括四个退让机构，每个退让机构包括压缩弹簧支撑杆5、退让机构压缩弹簧44和压缩弹簧锁紧螺母31，压缩弹簧支撑杆5的前端设置有支撑头，压缩弹簧支撑杆5的另一端连接有压缩弹簧锁紧螺母31，退让机构压缩弹簧44穿装在压缩弹簧支撑杆5上，退让机构压缩弹簧44的一端与支撑头相接触，退让机构压缩弹簧44的另一端与捕获手指的台肩相接触，内捕获手指2的捕获端和外捕获手指7的捕获端均对称安装有两个退让机构。本专利技术的非合作目标星箭对接环捕获方法是按着以下步骤实现的：步骤一、控制制动器上电，制动器组件处于打开状态，从而电机转子39带动滚珠丝杠轴36进行旋转运动，滚珠丝杠轴36旋转带动丝杠螺母37向上运动，从而带动转接件8向上同步运动，进而带动内捕获手指2和外捕获手指7向上运动，直至转接件8和第二行程开关50发生接触，此时完成内捕获手指2和外捕获手指7的张开运动；步骤二、利用空间机器人的手眼本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非合作目标星箭对接环捕获机构，其特征在于：所述非合作目标星箭对接环捕获机构包括上支撑壳体(1)、内捕获手指(2)、上盖板(3)、外捕获手指(7)、转接件(8)、电机转子轴(10)、制动器组件、下支撑壳体(20)、滚珠丝杠轴(36)、丝杠螺母(37)、电机定子(38)和电机转子(39)；上支撑壳体(1)为长方体壳体，下支撑壳体(20)固装在上支撑壳体(1)的下端面上，上盖板(3)固装在上支撑壳体(1)的上端面上，滚珠丝杠轴(36)竖直安装在上支撑壳体(1)上且滚珠丝杠轴(36)的下部位于下支撑壳体(20)内，丝杠螺母(37)穿装在滚珠丝杠轴(36)上且位于上支撑壳体(1)内，转接件(8)固套在丝杠螺母(37)上，转接件(8)的两侧对称设置有两个转接件滚针轴承组件，内捕获手指(2)的下端和外捕获手指(7)的下端均通过一个转接件滚针轴承组件与转接件(8)连接，内捕获手指(2)的捕获端和外捕获手指(7)的捕获端均穿过上支撑壳体(1)的上部和上盖板(3)设置在上支撑壳体(1)外部；电机定子(38)内嵌在下支撑壳体(20)上部，电机转子轴(10)通过平键(12)和转子轴锁紧螺母(11)安装在滚珠丝杠轴(36)的下部，电机转子(39)固套在电机转子轴(10)上，电机转子(39)位于电机定子(38)内，制动器组件包括制动器摩擦片支架(14)、多个制动器弹簧导杆(15)、制动器端盖(16)、制动器摩擦盘(17)、制动器壳体(19)、多个制动器弹簧(40)、制动器电磁线圈(41)和多个制动器摩擦片(42)，制动器壳体(19)固定在下支撑壳体(20)的下部，制动器电磁线圈(41)安装在制动器壳体(19)的内圈，多个制动器弹簧(40)均布设置在制动器壳体(19)的外圈，制动器摩擦盘(17)、制动器摩擦片支架(14)和制动器端盖(16)由上至下依次穿装在滚珠丝杠轴(36)的下端，制动器摩擦片支架(14)固套在滚珠丝杠轴(36)的下端，制动器摩擦片(42)均布安装在制动器摩擦片支架(14)的通孔中，制动器端盖(16)的外沿通过多个制动器弹簧导杆(15)安装在制动器壳体(19)上，制动器弹簧导杆(15)依次穿过制动器端盖(16)和制动器摩擦盘(17)与制动器壳体(19)固接。...

【技术特征摘要】
1.一种非合作目标星箭对接环捕获机构，其特征在于：所述非合作目标星箭对接环捕获机构包括上支撑壳体(1)、内捕获手指(2)、上盖板(3)、外捕获手指(7)、转接件(8)、电机转子轴(10)、制动器组件、下支撑壳体(20)、滚珠丝杠轴(36)、丝杠螺母(37)、电机定子(38)和电机转子(39)；上支撑壳体(1)为长方体壳体，下支撑壳体(20)固装在上支撑壳体(1)的下端面上，上盖板(3)固装在上支撑壳体(1)的上端面上，滚珠丝杠轴(36)竖直安装在上支撑壳体(1)上且滚珠丝杠轴(36)的下部位于下支撑壳体(20)内，丝杠螺母(37)穿装在滚珠丝杠轴(36)上且位于上支撑壳体(1)内，转接件(8)固套在丝杠螺母(37)上，转接件(8)的两侧对称设置有两个转接件滚针轴承组件，内捕获手指(2)的下端和外捕获手指(7)的下端均通过一个转接件滚针轴承组件与转接件(8)连接，内捕获手指(2)的捕获端和外捕获手指(7)的捕获端均穿过上支撑壳体(1)的上部和上盖板(3)设置在上支撑壳体(1)外部；电机定子(38)内嵌在下支撑壳体(20)上部，电机转子轴(10)通过平键(12)和转子轴锁紧螺母(11)安装在滚珠丝杠轴(36)的下部，电机转子(39)固套在电机转子轴(10)上，电机转子(39)位于电机定子(38)内，制动器组件包括制动器摩擦片支架(14)、多个制动器弹簧导杆(15)、制动器端盖(16)、制动器摩擦盘(17)、制动器壳体(19)、多个制动器弹簧(40)、制动器电磁线圈(41)和多个制动器摩擦片(42)，制动器壳体(19)固定在下支撑壳体(20)的下部，制动器电磁线圈(41)安装在制动器壳体(19)的内圈，多个制动器弹簧(40)均布设置在制动器壳体(19)的外圈，制动器摩擦盘(17)、制动器摩擦片支架(14)和制动器端盖(16)由上至下依次穿装在滚珠丝杠轴(36)的下端，制动器摩擦片支架(14)固套在滚珠丝杠轴(36)的下端，制动器摩擦片(42)均布安装在制动器摩擦片支架(14)的通孔中，制动器端盖(16)的外沿通过多个制动器弹簧导杆(15)安装在制动器壳体(19)上，制动器弹簧导杆(15)依次穿过制动器端盖(16)和制动器摩擦盘(17)与制动器壳体(19)固接。2.根据权利要求1所述的非合作目标星箭对接环捕获机构，其特征在于：所述非合作目标星箭对接环捕获机构还包括深沟球轴承盖(4)、碟簧支撑垫(6)、深沟球轴承(49)和碟簧(44)，上盖板(3)的中心加工有轴承支撑孔，深沟球轴承(49)安装在上盖板(3)的轴承支撑孔内，碟簧(44)通过碟簧支撑垫(6)设置在深沟球轴承(49)的上端面上，深沟球轴承盖(4)通过螺钉连接在上盖板上。3.根据权利要求1或2所述的非合作目标星箭对接环捕获机构，其特征在于：所述非合作目标星箭对接环捕获机构还包括轴承座(9)、角接触球轴承内圈锁紧螺母(21)、角接触球轴承内支撑套(22)、角接触球轴承外圈锁紧螺母(23)和两个角接触球轴承(45)，轴承座(9)固装在上支撑壳体(1)底部的中心通孔处，角接触球轴承内支撑套(22)固套在滚珠丝杠轴(36)的下部，两个角接触球轴承(45)背对背套装在角接触球轴承内支撑套(22)上，两个角接触球轴承(45)位于轴承座(9)内，轴承座(9)的下端通过角接触球轴承内圈锁紧螺母(21)锁紧角接触球轴承(45)内圈，轴承座(9)的上端通过角接触球轴承外圈锁紧螺母(23)锁紧角接触球轴承(45)外圈。4.根据权利要求3所述的非合作目标星箭对接环捕获机构，其特征在于：所述非合作目标星箭对接环捕获机构还包括多个制动器弹簧调整垫圈(18)，制动器弹簧调整垫圈(18)的数量与制动器弹簧(40)的数量一致设置，制动器弹簧调整垫圈(18)设置在制动器弹簧(40)上端与制动器壳体(19)之间。5.根据权利要求1、2或4...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永军，刘宏，金明河，崔士鹏，史士财，刘伊威，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23