一种适用于大容差捕获的可折叠目标适配器制造技术

本发明专利技术提供一种适用于大容差捕获的可折叠目标适配器，能够实现空间机械臂低冲击、大容差、高刚度捕获并对接；且捕获杆可折叠，减少产品包络。该目标适配器包括：支撑结构以及安装在支撑结构上的捕获模块、定位模块、锁紧对接模块和捕获杆展开机构；捕获模块用于和末端执行器上的绳索式捕获机构配合，实现对目标适配器的捕获；定位模块用于末端执行器与目标适配器对接过程中的导向和定位；锁紧对接模块用于末端执行器与目标适配器对接后的机械锁紧和电气对接；捕获杆展开机构用于捕获模块中捕获杆的折叠锁定及解锁展开；当捕获杆处于折叠状态时，捕获杆水平设置在支撑结构表面；当捕获杆处于展开状态时，捕获杆垂直设置在支撑结构表面。

A foldable target adapter for large tolerance capture

The invention provides a foldable target adapter suitable for large tolerance capture, which can realize low impact, large tolerance and high rigidity capture and docking of space mechanical arm, and the capture rod can be foldable to reduce product envelope. The target adapter includes: support structure, capture module, positioning module, locking docking module and capture rod deployment mechanism installed on the support structure; capture module is used to cooperate with the rope type capture mechanism on the end actuator to achieve the capture of the target adapter; positioning module is used for the guidance and positioning during the docking process of the end actuator and the target adapter; locking The docking module is used for the mechanical locking and electrical docking after the end actuator and the target adapter are docked; the capture rod deployment mechanism is used for the folding locking and unlocking deployment of the capture rod in the capture module; when the capture rod is in the folding state, the capture rod is horizontally arranged on the surface of the support structure; when the capture rod is in the unfolding state, the capture rod is vertically arranged on the surface of the support structure.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于大容差捕获的可折叠目标适配器
本专利技术涉及一种适配器，具体涉及一种折叠式目标适配器，属于航天设备

技术介绍
目标适配器安装在目标物体上，与空间机械臂末端执行器配合使用，实现机械臂对目标物体的抓取和释放操作。具体为：目标适配器安装在需要由机械臂捕获的目标物体上，由机械臂实现对其的捕获并在机械臂的控制下将目标物体移动到指定位置。目前已成功发射应用机械臂目标适配器的有国际空间站欧洲臂ERA目标适配器、国际空间站机械臂系统(SSRMS)目标适配器等。末端执行器的结构形式不同，与其相配的目标适配器也不同。目前目标适配器多采用与末端执行器直接导向定位后对接的方式，冲击大，且不能实现大容差捕获。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种适用于大容差捕获的可折叠目标适配器，能够实现空间机械臂低冲击、大容差、高刚度捕获并对接；且捕获杆可折叠，减少产品包络。所述的适用于大容差捕获的可折叠目标适配器包括：支撑结构以及安装在所述支撑结构上的捕获模块、定位模块、锁紧对接模块和捕获杆展开机构；所述捕获模块用于和末端执行器上的绳索式捕获机构配合，实现对目标适配器的捕获；所述捕获模块包括：捕获杆和球头，所述捕获杆一端通过捕获杆展开机构安装在支撑结构上，另一端连接球头；所述球头上设置有钢丝绳槽，当所述末端执行器上的绳索式捕获机构将钢丝绳缠绕在所述钢丝绳槽内时，完成对所述捕获杆的捕获；所述定位模块用于末端执行器与所述目标适配器对接过程中的导向和定位；所述锁紧对接模块用于末端执行器与目标适配器对接后的机械锁紧和电气对接；所述捕获杆展开机构用于所述捕获杆的折叠锁定及解锁展开；当所述捕获杆处于折叠状态时，所述捕获杆水平设置在支撑结构表面；当所述捕获杆处于展开状态时，所述捕获杆垂直设置在支撑结构表面。所述定位模块包括：梯形齿和两个以上导向座，在所述支撑结构的对接面上沿周向分布有两个以上导向座，所述导向座的定位面为外凸的弧形面，该弧形面与末端执行器对接端沿周向分布的两个以上弧形槽一一对应配合，用于末端执行器捕获目标适配器后的导向及粗定位；在所述支撑结构的对接面上设置有两段以上呈弧形分布的梯形齿，两段以上所述梯形齿位于同一圆周上，两段以上所述梯形齿用于和所述末端执行器对接端上两段以上梯形齿一一对应啮合。所述锁紧对接模块包括：锁紧头和浮动电连接器插座，在所述支撑结构的对接面上沿周向分布有两个以上锁紧头，所述锁紧头包括两个相对设置的锁紧卡爪；所述锁紧头用于和末端执行器上的锁紧座对接锁紧实现末端执行器与目标适配器的刚性对接；所述浮动电连接器插座通过角盒固定在支撑结构上，当所述锁紧头与末端执行器上的锁紧座对接锁紧后，所述末端执行器上的电连接器插头与所述浮动电连接器插座插接。所述捕获杆展开机构包括：折叠锁定机构和解锁展开机构；所述折叠锁定机构包括：压紧杆、压紧杆切断装置和弹簧B；所述解锁展开机构包括：捕获杆固定座、捕获杆支撑座、套筒和转动轴；所述捕获杆的端部通过转动轴安装在捕获杆支撑座顶部，所述转动轴的轴线平行于所述支撑结构的对接面，所述捕获杆能够绕转动轴的轴线转动；在所述捕获杆上加工有用于安装所述压紧杆的径向通孔，所述压紧杆的底部穿出该径向通孔后与所述支撑结构固接，顶部穿出该径向通孔与通过螺母A螺纹连接，所述螺母A压紧捕获杆；在所述压紧杆顶部伸出径向通孔的部分套装有弹簧B,所述弹簧B的一端与所述捕获杆抵触，另一端与压紧杆端部的轴肩抵触；当所述捕获杆处于折叠状态时，所述弹簧B处于压缩状态；所述压紧杆切断装置用于切断所述压紧杆，所述压紧杆被切断后，解除对所述捕获杆的折叠锁定；所述捕获杆固定座固定在所述支撑结构内部，所述捕获杆固定底座为中空的筒形结构，其内部同轴套装有捕获杆支撑座，所述捕获杆支撑座通过其底部轴肩与所述捕获杆固定底座固接；在所述捕获杆固定底座与所述捕获杆支撑座之间同轴套装套筒，所述套筒外套装有弹簧A，所述弹簧A一端与所述捕获杆支撑座底部轴肩抵触，另一端与所述套筒端部轴肩抵触；所述套筒顶部一侧与捕获杆接触，当所述捕获杆处于折叠状态时，所述弹簧A处于压缩状态，当折叠锁定机构解除对捕获杆的折叠锁定后，所述弹簧A推动所述套筒沿其轴线向上运动，通过所述套筒推动所述捕获杆绕所述转动轴的轴线转动；所述捕获杆上转动轴与折叠锁定机构之间的部位设置有轴肩，令该轴肩与转动轴所在端端部之间的部位为捕获杆的根部，当所述捕获杆旋转到位时，所述捕获杆的根部位于所述捕获杆支撑座内，且所述捕获杆的轴肩与所述套筒的上端面抵触。有益效果：(1)本专利技术采用捕获杆+钢丝绳缠绕的配合方式，能够实现空间机械臂对目标物体的低冲击、大容差捕获；(2)采用锁紧卡爪+浮动对接电连接器的方式，能够实现机械臂与目标物体的高刚度锁紧与电气对接；(3)采用粗定位、精确定位逐步定位的方式，实现机械臂与目标物体的导向及定位；(4)设计了捕获杆展开机构，未使用时，捕获杆折叠呈水平状态，减少产品包络；(5)设计了泄放电路，能够实现在轨工作时机械臂与目标物体接触时的静电缓慢泄放。附图说明图1和图2为本专利技术的目标适配器的整体结构示意图；图3为捕获模块的工作原理示意图；图4为锁紧对接模块的工作原理示意图；图5为该适配器的剖视图；图6为捕获杆展开机构的放大图。其中：1-捕获杆、2-球头、3-导向座、4-梯形齿、5-视觉标记、6-盖板、7-支撑环、8-安装环、9-膨胀螺栓、10-锁紧卡爪、11-浮动电连接器插座、12-角盒、13-捕获杆展开机构、14-捕获杆固定底座、15-捕获杆支撑座、16-套筒、17-弹簧A、18-涡卷弹簧、19-转动轴、20-防逃帽、21-蜂窝阻尼件、22-压紧杆、23-弹簧B、24-螺母A、25-球形垫、26-火工品、27-螺母B、28-过渡垫、29-缓冲垫、30-簧片、31-导通簧片、32-绝缘触点、33-短开关臂、34-长开关臂、35-转动环、36-固定环、37-钢丝绳A、38-钢丝绳B、39-钢丝绳C、40-锁紧座、41-浮动电连接器插头具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本实施例提供一种目标适配器，该目标适配器不仅能够实现大容差高刚度捕获，且捕获杆可折叠，从而在减少产品包络的同时，提高产品的刚度；并能解决在轨状态机械臂与目标适配器接触时的静电瞬时泄放问题。如图1和图2所示，该目标适配器包括：支撑结构、捕获模块、定位模块、锁紧对接模块、捕获杆展开机构13。支撑结构为目标适配器上各部件的安装平台，包括：支撑环7、盖板6和安装环8，支撑环7为中空环形结构，其底面向上凸起形成中部的锥台；锥台的上表面低于支撑环7外圆周的上表面；盖板6为中部下凹呈倒锥台的圆板，即盖板6中心为倒锥形面；盖板6安装在支撑环7外圆周的上表面，使盖板6中部倒锥台的小端与支撑环7中部锥台的小端抵触。盖板6与支撑环7结构设计为正反锥台形式，能够提高适本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于大容差捕获的可折叠目标适配器，其特征在于，包括：支撑结构以及安装在所述支撑结构上的捕获模块、定位模块、锁紧对接模块和捕获杆展开机构(13)；/n所述捕获模块用于和末端执行器上的绳索式捕获机构配合，实现对目标适配器的捕获；所述捕获模块包括：捕获杆(1)和球头(2)，所述捕获杆(1)一端通过捕获杆展开机构(13)安装在支撑结构上，另一端连接球头(2)；所述球头(2)上设置有钢丝绳槽，当所述末端执行器上的绳索式捕获机构将钢丝绳缠绕在所述钢丝绳槽内时，完成对所述捕获杆(1)的捕获；/n所述定位模块用于末端执行器与所述目标适配器对接过程中的导向和定位；/n所述锁紧对接模块用于末端执行器与目标适配器对接后的机械锁紧和电气对接；/n所述捕获杆展开机构(13)用于所述捕获杆(1)的折叠锁定及解锁展开；当所述捕获杆(1)处于折叠状态时，所述捕获杆(1)水平设置在支撑结构表面；当所述捕获杆(1)处于展开状态时，所述捕获杆(1)垂直设置在支撑结构表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于大容差捕获的可折叠目标适配器，其特征在于，包括：支撑结构以及安装在所述支撑结构上的捕获模块、定位模块、锁紧对接模块和捕获杆展开机构(13)；
所述捕获模块用于和末端执行器上的绳索式捕获机构配合，实现对目标适配器的捕获；所述捕获模块包括：捕获杆(1)和球头(2)，所述捕获杆(1)一端通过捕获杆展开机构(13)安装在支撑结构上，另一端连接球头(2)；所述球头(2)上设置有钢丝绳槽，当所述末端执行器上的绳索式捕获机构将钢丝绳缠绕在所述钢丝绳槽内时，完成对所述捕获杆(1)的捕获；
所述定位模块用于末端执行器与所述目标适配器对接过程中的导向和定位；
所述锁紧对接模块用于末端执行器与目标适配器对接后的机械锁紧和电气对接；
所述捕获杆展开机构(13)用于所述捕获杆(1)的折叠锁定及解锁展开；当所述捕获杆(1)处于折叠状态时，所述捕获杆(1)水平设置在支撑结构表面；当所述捕获杆(1)处于展开状态时，所述捕获杆(1)垂直设置在支撑结构表面。


2.如权利要求1所述的适用于大容差捕获的可折叠目标适配器，其特征在于：所述定位模块包括：梯形齿(4)和两个以上导向座(3)，在所述支撑结构的对接面上沿周向分布有两个以上导向座(3)，所述导向座(3)的定位面为外凸的弧形面，该弧形面与末端执行器对接端沿周向分布的两个以上弧形槽一一对应配合，用于末端执行器捕获目标适配器后的导向及粗定位；
在所述支撑结构的对接面上设置有两段以上呈弧形分布的梯形齿(4)，两段以上所述梯形齿(4)位于同一圆周上，两段以上所述梯形齿(4)用于和所述末端执行器对接端上两段以上梯形齿一一对应啮合。


3.如权利要求1所述的适用于大容差捕获的可折叠目标适配器，其特征在于：所述锁紧对接模块包括：锁紧头和浮动电连接器插座(11)，在所述支撑结构的对接面上沿周向分布有两个以上锁紧头，所述锁紧头包括两个相对设置的锁紧卡爪(10)；所述锁紧头用于和末端执行器上的锁紧座对接锁紧实现末端执行器与目标适配器的刚性对接；
所述浮动电连接器插座(11)通过角盒(12)固定在支撑结构上，当所述锁紧头与末端执行器上的锁紧座对接锁紧后，所述末端执行器上的电连接器插头(41)与所述浮动电连接器插座(11)插接。


4.如权利要求1、2或3所述的适用于大容差捕获的可折叠目标适配器，其特征在于：所述捕获杆展开机构(13)包括：折叠锁定机构和解锁展开机构；
所述折叠锁定机构包括：压紧杆(22)、压紧杆切断装置和弹簧B(23)；所述解锁展开机构包括：捕获杆固定座(14)、捕获杆支撑座(15)、套筒(16)和转动轴(19)；
所述捕获杆(1)的端部通过转动轴(19)安装在捕获杆支撑座(15)顶部，所述转动轴(19)的轴线平行于所述支撑结构的对接面，所述捕获杆(1)能够绕转动轴(19)的轴线转动；在所述捕获杆(1)上加工有用于安装所述压紧杆(22)的径向通孔，所述压紧杆(22)的底部穿出该径向通孔后与所述支撑结构固接，顶部穿出该径向通孔与通过螺母A(24)螺纹连接，所述螺母A(24)压紧捕获杆(1)；在所述压紧杆(22)顶部伸出径向通孔的部分套装有弹簧B(23),所述弹簧B(23)的一端与所述捕获杆(1)抵触，另一端与压紧杆(22)端部的轴肩抵触；当所述捕获杆(1)处于折叠状态时，所述弹簧B(23)处于压缩状态；所述压紧杆切断装置用于切断所述压紧杆(22)，所述压紧杆(22)被切断后，解除对所述捕获杆(1)的折叠锁定；
所述捕获杆固定座(14)固定在所述支撑结构内部，所述捕获杆固定底座(14)为中空的筒形结构，其内部同轴套装有捕获杆支撑座(15)，所述捕获杆支撑座(15)通过其底部轴肩与所述捕获杆固定底座(14)固接；在所述捕获杆固定底座(14...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾磊，危清清，陈明，朱超，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京;11