一种连续型机械臂多功能末端执行器制造技术

本申请提供一种连续型机械臂多功能末端执行器，属于机器人技术领域以及航天技术领域。其包括夹持模块、加注模块、多工具集成模块、紧固件拆装模块。夹持模块支持对合作或非合作目标的夹持；加注模块能够对目标物进行常温燃料补加，其中，加注接口分为主动接口和被动接口，主动接口装在机械臂末端执行器上，被动接口装在目标物上，同时采用被动柔性连接方式，使其具备对位、柔性对接、锁紧和密封的功能；多工具集成模块将各种工具集成到一起，通过旋转或其他传动形式供执行模块选择合适的工具，同时可以将从目标物上拆下的附加物品收纳；紧固件拆装模块可以实现螺栓螺母的紧固件拆装。拆装。拆装。

【技术实现步骤摘要】
一种连续型机械臂多功能末端执行器


[0001]本专利技术涉及一种连续型机械臂多功能末端执行器，属于机器人
以及航天
其包括夹持模块、加注模块、多工具集成模块、紧固件拆装模块，可实现在轨捕获、在轨操作和在轨加注功能。

技术介绍

[0002]随着人类深空探测的继续发展，空间机器人将会迎来更加广泛的应用。连续型机械臂是一种新型机械臂，依靠近乎连续的可控变形来实现末端运动。与相同质量的传统关节型机械臂相比，连续型机械臂具有作用距离远、末端载荷大、运动灵活、避障能力强等明显优势，通过在连续型机械臂末端安装多功能末端执行器，以满足目标夹持、在轨操作、燃料加注等任务需求。
[0003]现有的末端执行器未实现合作目标和非合作目标的捕获、对产品燃料储箱进行补加、不同工具的切换、不同工具的收纳多功能的集成，难以实现在轨服务中目标夹持、燃料加注等任务的易用性和通用性。因此，设计包含合作目标和非合作目标捕获功能的夹持模块、对产品燃料储箱进行补加功能的加注模块、不同工具切换功能的紧固件拆装模块、不同工具收纳功能的多工具集成模块，此连续型机械臂多功能末端执行器具有重要的应用价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种连续型机械臂多功能末端执行器夹持模块，可以实现对目标星的捕获，通过不同电机的协调工作，实现加注模块、多工具集成模块及紧固拆装模块的切换。
[0005]本专利技术提供一种连续型机械臂多功能末端执行器在轨加注模块，可以实现对目标物进行常温燃料补加，具备对位、柔性对接、锁紧和密封的功能。
[0006]本专利技术提供一种连续型机械臂多功能末端执行器多工具集成模块，可以实现将各种工具、零件集成到一起，配合电机的运动，可以实现多工具切换，完成对各种工具、零件的集中管理。
[0007]本专利技术提供一种连续型机械臂多功能末端执行器紧固件拆装模块，可以实现对目标物上含螺纹的特定零件，以及指定规格的螺栓螺母等紧固件进行拆卸、安装与紧固。
[0008]为达到上述目的，本专利技术采用以下解决方案：
[0009]夹持模块由缩放机构、锁紧机构与外壳旋转机构组成。其中，缩放机构是通过步进电机的旋转运动配合丝杠副，将旋转运动转换为直线运动，从而完成缩放机构对目标物的初捕获；锁紧机构则是通过无刷电机的旋转运动配合丝杠副，将旋转运动转换为直线运动，从而完成锁紧机构对初捕获目标物锁紧，以实现对目标物的捕获；外壳旋转机构是通过无刷电机的旋转运动带动外壳旋转，实现加注模块、紧固拆装模块及多工具集成模块的切换工作。
[0010]加注模块由加注接口、丝杆机构、油枪结构组成。其中，丝杆机构搭载着油枪结构，
在接收到加注指令后，加注模块的主动接口将通过控制步进电机使丝杆螺母机构移动直至完成对接。在目标星上的被动接口底部安装有弹簧用以实现柔性对接，防止在对接过程对执行器与目标星造成刚性破坏。
[0011]多工具集成模块由直角支架、矩形支架、步进电机组件与工具块组件组成。收纳工具块的工作角度有四个：[0
°
，90
°
，180
°
，270
°
]，在不同的工作角度，工具块所对应的安装面会有不同，其所能获取的工具或零件也会不同。对于较大的工具，将单独占用一个工具块的安装平面并安装在该平面的中心；对于较小的零件，将通过三个安装在工具块圆弧面上的安装块进行存放。在接收到不同的操作指令时，工具块由步进电机驱动，转动至目标工作角度。该模块实现了不同工具的切换与不同工具的收纳功能，实现了对各种工具、零件的统一管理，为末端执行器实现紧固拆装功能提供了基础。
[0012]紧固件拆装模块由旋转机构、平移机构、旋拧机构和工具夹持机构组成，该模块共有4个旋转自由度，均由电机进行驱动。其中2个自由度用于实现工具夹持末端在平面内的移动，另外2个自由度用于旋拧紧固件以及为夹持工具(零件)提供夹持力。在模块的两侧装有两个工业相机，便于观测夹持工具末端的拆装情况，并且可以即时调整夹持工具末端的位姿，保证任务的顺利完成。
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本申请技术方案，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0014]图1为连续型机械臂多功能末端执行器图。
[0015]图2为夹持模块图。
[0016]图3为缩放机构图。
[0017]图4为外壳旋转机构图。
[0018]图5为锁紧机构图。
[0019]图6为加注模块图。
[0020]图7为被动加注接口图。
[0021]图8为丝杆螺母机构装配关系图。
[0022]图9为油枪结构图。
[0023]图10为多工具集成模块装配关系图。
[0024]图11为工具块组件装配关系图。
[0025]图12为零件块图。
[0026]图13为紧固件拆装模块图。
[0027]图14为紧固件拆装模块装配关系图。
[0028]图15为旋转机构与平移机构装配关系图。
[0029]图16为旋拧机构装配关系图。
[0030]图17为工具夹持机构装配关系图。
【具体实施方式】
[0031]为了更加清楚的讲解本专利技术的目的、技术方案及优点，下面结合附图，对本专利技术进
行详细说明。
[0032]应当明确，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]实施例
[0034]本专利技术提供一种连续型机械臂多功能末端执行器，包含101
‑
夹持模块、102
‑
加注模块、103
‑
多工具集成模块、104
‑
紧固件拆装模块。以下结合附图1对连续型机械臂多功能末端执行器结构进行详细描述。
[0035]如图2所示，连续型机械臂末端执行器夹持模块由含201
‑
缩放机构、202
‑
锁紧机构与203
‑
外壳旋转机构组成。
[0036]如图3所示，缩放机构由301
‑
电机，302
‑
联轴器，303
‑
联轴架，304
‑
基座，305
‑
弹簧，306
‑
销钉，307
‑
连杆，308
‑
滑块，309
‑
保护帽，310
‑
挡环，311
‑
丝杠组成，固定在303
‑
联轴架的301
‑
步进电机通过302
‑
联轴器将运动传递给311
‑
丝杠，311
‑
丝杠将301
‑
步进电机传递过来的旋转运动通过丝杠副转化为308本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续型机械臂多功能末端执行器，其特征在于,所述结构包括：本发明涉及一种连续型机械臂多功能末端执行器，由夹持模块、加注模块、多工具集成模块、紧固件拆装模块组成，实现在轨捕获、在轨操作和在轨加注的功能；所述夹持模块由缩放机构、锁紧机构与外壳旋转机构组成，可以实现对目标星的捕获，并通过不同电机的协调工作，实现所述加注模块、多工具收纳模块及紧固拆装模块的切换；所述加注模块由加注接口、丝杆机构、油枪结构组成，可以实现对目标物进行常温燃料补加，具备对位、柔性对接、锁紧和密封的功能；所述多工具集成模块由直角支架、矩形支架、步进电机组件与工具块组件组成，可以实现将各种工具、零件集成到一起，配合电机的运动，可以实现多工具切换，完成对各种工具、零件的集中管理；所述紧固件拆装模块由旋转机构、平移机构、旋拧机构和工具夹持机构组成，可以实现对目标物上含螺纹的特定零件，以及指定规格的螺栓螺母等紧固件进行拆卸与安装紧固。2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述夹持模块构成及工作原理，包括：夹持模块主要实现对合作目标的捕获，其包含缩放机构、锁紧机构与外壳旋转机构；其中，缩放机构是通过步进电机的旋转运动配合丝杠副，将旋转运动转换为直线运动，从而完成缩放机构对目标物的初捕获；锁紧机构则是通过无刷电机的旋转运动配合丝杠副，将旋转运动转换为直线运动，从而完成锁紧机构对初捕获目标物锁紧，以实现对目标物的捕获功能；外壳旋转机构是通过无刷电机的旋转运动带动外壳旋转，实现加注模块、紧固拆装模块及多工具收纳模块的切换工作。3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述加注模块构成及工作原理，包括：加注模块主要由加注接口、丝杆机构...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾庆轩，杨凯，陈钢，梁正宇，吕昊泽，李彤，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：