单驱动空间桁架式可展开变胞捕获机械手制造技术

本发明专利技术提供了一种单驱动空间桁架式可展开变胞捕获机械手，其包括基座和多个桁架式可展开机械手指；多个桁架式可展开机械手指均匀的分布在基座上；桁架式可展开机械手指的第一端与基座，多个桁架式可展开机械手指的第二端相互靠拢，从而形成抓取动作；桁架式可展开机械手指包括第一可展单元和第二可展单元，第一可展单元的第一端与基座的侧壁连接，第一可展单元的第二端与第二可展单元的一端连接。本发明专利技术通过多个桁架式可展开机械手指之间的相互配合从而实现抓取动作，桁架式可展开机械手指由多个剪叉组件组装从而使得本装置的整机结构简单化，而且可展单元中仅依靠主动驱动进行驱动，使得本装置便于操作。使得本装置便于操作。使得本装置便于操作。

【技术实现步骤摘要】
单驱动空间桁架式可展开变胞捕获机械手


[0001]本专利技术属于大型可展开航天机构领域，具体涉及一种单驱动空间桁架式可展开变胞捕获机械手，可应用于宇航空间大型非合作目标的抓捕任务。

技术介绍

[0002]随着人类科学技术的进步与发展，各国对宇宙空间的探索愈加深入，大量的探测器与卫星被发射到环地球轨道上，绕地轨道上累积了越来越多的探测器，而其中一部分因为机械故障、燃料耗尽，亦或是由于电磁干扰，导致飞行器失效，不但无法继续使用还占据了运行轨道空间，妨碍后续的探索与发射工作，若是可以对这些失效设备进行在轨捕获，回收加以利用，将可以节省大量成本；另一方面，在地球轨道周围存在大量小行星或陨石碎片，其不但对在轨运行的探测器造成威胁，还可能携带人类目前未知的矿物或元素，具有一定的捕获价值。
[0003]现有的常见太空抓捕技术当中，普遍都是针对合作目标进行抓捕，如飞爪捕获、对接环捕获等，由于没有对接装置，面对非合作目标无法进行有效捕获。而目前应用于非合作目标抓捕的飞网技术和桁架式抓取技术，前者由于柔性网的缘故调整位姿极其复杂，难以操作；后者在运载过程中占据空间过大。因此，急需研究一种新的机械手解决上述不足。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种单驱动空间桁架式可展开变胞捕获机械手，针对上述问题，在理想的太空抓捕任务中，抓取机械手应在运载过程中保持紧凑的状态，节省运载空间；在抓取时可以展开得到足够大的构态，并且展开运动与抓取运动是解耦的；具有刚度高、操纵性好、驱动简单、可抓捕非合作目标等优点。具体地，其通过在桁架式可展开机械手指中设置多个可展单元，从而实现桁架式可展开机械手指的完全，同时多个可展单元仅依靠一个主动驱动杆进行驱动使得各处均能同步进行，从而实现方便快捷的抓取动作；第一滑块、第二滑块、第一剪叉杆和第二剪叉杆之间的相互配合使得本装置在操作上更加灵活方便。
[0005]为实现上述目的，本专利技术公开了如下技术方案：
[0006]一种单驱动空间桁架式可展开变胞捕获机械手，其包括基座和多个桁架式可展开机械手指；所述多个桁架式可展开机械手指均匀的分布在所述基座上；桁架式可展开机械手指的第一端与所述基座连接，所述多个桁架式可展开机械手指的第二端相互靠拢形成抓取动作；所述桁架式可展开机械手指包括第一可展单元和第二可展单元，所述第一可展单元的第一端与基座的侧壁连接，所述第一可展单元的第二端与第二可展单元的一端连接；所述第一可展单元和第二可展单元的结构相同均包括第一平台、第二平台和剪叉组件；所述第一平台与第二平台的结构相同，均设置有第一支撑杆和第二支撑杆；所述剪叉组件的两端分别与所述第一平台和第二平台的第一支撑杆连接；剪叉组件包括第一滑块、第二滑块、第一剪叉杆和第二剪叉杆；第一剪叉杆的第一端与第一滑块的一端铰接，第一滑块套设
在第一平台的第一支撑杆上，且第一滑块能在第一平台的第一支撑杆上移动，第一剪叉杆的第二端与第二剪叉杆的第一端铰接，第二剪叉杆的第二端与第二滑块的一端连接，第二滑块套设在第二平台的第一支撑杆上，且第二滑块能在第二平台的第一支撑杆上移动；所述第一可展单元中设置有主动驱动杆，所述主动驱动杆的第一端与第一可展单元的第一平台连接，所述主动驱动杆的第二端与第一可展单元的第二平台连接，且所述主动驱动杆的第二端与所述从动杆的一端齿轮啮合，从而带动从动杆运动；所述第二可展单元中设置有从动杆，所述从动杆的第一端与所述第二可展单元的第一平台连接，所述从动杆的第二端与所述第二平台连接。
[0007]优选地，所述桁架式可展开机械手指上设置有多个第二可展单元，所述多个第二可展单元之间相互连接；所述剪叉组件包括两个第一滑块、两个第二滑块、两个第一剪叉杆和两个第二剪叉杆；所述两个第一剪叉杆呈交叉设置；所述两个第二剪叉杆呈交叉设置；相邻的第二可展单元之间共用一个平台以及一个滑块；所述从动杆包括第一从动杆和第二从动杆，所述第一从动杆和第二从动杆交替的设置在多个第二可展单元上；所述第一从动杆的第一端与第一平台的顶角处连接，且与下层从动杆或主动驱动杆齿轮啮合；所述第一从动杆的第二端与第二平台的第二支撑杆连接，且与上层的第二从动杆齿轮啮合或空置；所述第二从动杆的第一端与第一平台的第二支撑杆连接，且与下层第一从动杆齿轮啮合，所述第二从动杆的第二端与第二平台的顶角连接，且与上层的第一从动杆齿轮啮合或空置；所述主动驱动杆运动时，通过齿轮啮合带动上方的多个从动杆运动，实现带动第一平台与第二平台分离实现桁架式可展开机械手指展开，最终通过多个主动驱动杆的运动从而使得多个桁架式可展开机械手指完成抓取动作。
[0008]优选地，所述第一可展单元上设置有滑轨，所述第一可展单元的两个第一剪叉杆的交叉处与所述滑轨通过第三滑块连接，所述第三滑块与所述第一可展单元的两个第一剪叉杆的交叉处的连接处设置有轴承，使得所述第一可展单元的两个第一剪叉杆能沿着所述滑轨上下滑动，从而使上方的第二剪叉杆和第二可折展单元的第一剪叉杆和第二剪叉杆均沿所述滑轨的滑动方向延伸。
[0009]优选地，所述第二剪叉杆的第二端与所述第二剪叉杆的第一端呈130
°
夹角设置，使得所述可展单元在展开时两个所述第二剪叉杆的第二端呈平行状态。
[0010]优选地，所述第一滑块和所述第二滑块的结构相同，均包括铰接头和滑动块，所述铰接头设置在所述滑动块的第一端，所述滑动块的侧壁上开设有供所述第一支撑杆或第二支撑杆穿过的通孔。
[0011]优选地，所述第一可展单元和第二可展单元的第二滑块以及第二可展单元的第一滑块上还设置有球壳，所述球壳设置在所述滑动块的第二端，所述球壳上开设有用于约束第二剪叉杆上的连接件球头运动方向的凹槽。
[0012]优选地，所述第二剪叉杆与所述第二滑块的球壳连接处设置有连接件，所述连接件的第一端插入至所述第二剪叉杆的第二端的凹槽内并与第二剪叉杆固定连接，所述连接件的第二端插入至所述球壳内组成球型运动副。
[0013]优选地，当桁架式可展开机械手指展开到特定位置时，连接件的第一端与球壳之间发生约束，连接件的第一端转而沿球壳的另一凹槽方向运动，此时每层可展单元达到最大展开位置，并停止长度展开；此时主动驱动杆继续伸展，则每层的第一平台与第二平台之
间的平行状态逐渐变为交叉状态，且交叉角度逐渐增加，最终实现桁架式可展开机械手指的弯曲，多个桁架式可展开机械手指的弯曲则实现机械手的抓取动作。
[0014]优选地，桁架式可展开机械手指中主动驱动杆和从动杆分别带动每层第一剪叉杆和第二剪叉杆运动，从而实现第一平台与第二平台的分离和靠拢，当每层的第二剪叉杆与第二滑块到达指定位置后，每层的球壳与连接件的配合将限制两个第二剪叉杆和两个第一剪叉杆的位移，从而使得第一剪叉杆和第二剪叉杆停止运动，以满足桁架式可展开机械手指的弯曲动作。
[0015]优选地，多个桁架式可展开机械手指呈聚合状态时，多个桁架式可展开机械手指处于同一平面内状态；多个桁架式可展开机械手指呈展开状态时，多个桁架式可展开机械手指组成机械手形状。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单驱动空间桁架式可展开变胞捕获机械手，其特征在于，其包括基座和多个桁架式可展开机械手指；所述多个桁架式可展开机械手指均匀的分布在所述基座上；桁架式可展开机械手指的第一端与所述基座连接，所述多个桁架式可展开机械手指的第二端相互靠拢形成抓取动作；所述桁架式可展开机械手指包括第一可展单元和第二可展单元，所述第一可展单元的第一端与基座的侧壁连接，所述第一可展单元的第二端与第二可展单元的一端连接；所述第一可展单元和第二可展单元的结构相同均包括第一平台、第二平台和剪叉组件；所述第一平台与第二平台的结构相同，均设置有第一支撑杆和第二支撑杆；所述剪叉组件的两端分别与所述第一平台和第二平台的第一支撑杆连接；剪叉组件包括第一滑块、第二滑块、第一剪叉杆和第二剪叉杆；第一剪叉杆的第一端与第一滑块的一端铰接，第一滑块套设在第一平台的第一支撑杆上，且第一滑块能在第一平台的第一支撑杆上移动，第一剪叉杆的第二端与第二剪叉杆的第一端铰接，第二剪叉杆的第二端与第二滑块的一端连接，第二滑块套设在第二平台的第一支撑杆上，且第二滑块能在第二平台的第一支撑杆上移动；所述第一可展单元中设置有主动驱动杆，所述主动驱动杆的第一端与第一可展单元的第一平台连接，所述主动驱动杆的第二端与第一可展单元的第二平台连接，且所述主动驱动杆的第二端与所述从动杆的一端齿轮啮合，从而带动从动杆运动；所述第二可展单元中设置有从动杆，所述从动杆的第一端与所述第二可展单元的第一平台连接，所述从动杆的第二端与所述第二平台连接。2.根据权利要求1所述的单驱动空间桁架式可展开变胞捕获机械手，其特征在于：所述桁架式可展开机械手指上设置有多个第二可展单元，所述多个第二可展单元之间相互连接；所述剪叉组件包括两个第一滑块、两个第二滑块、两个第一剪叉杆和两个第二剪叉杆；所述两个第一剪叉杆呈交叉设置；所述两个第二剪叉杆呈交叉设置；相邻的第二可展单元之间共用一个平台以及一个滑块；所述从动杆包括第一从动杆和第二从动杆，所述第一从动杆和第二从动杆交替的设置在多个第二可展单元上；所述第一从动杆的第一端与第一平台的顶角处连接，且与下层从动杆或主动驱动杆齿轮啮合；所述第一从动杆的第二端与第二平台的第二支撑杆连接，且与上层的第二从动杆齿轮啮合或空置；所述第二从动杆的第一端与第一平台的第二支撑杆连接，且与下层第一从动杆齿轮啮合，所述第二从动杆的第二端与第二平台的顶角连接，且与上层的第一从动杆齿轮啮合或空置；所述主动驱动杆运动时，通过齿轮啮合带动上方的多个从动杆运动，实现带动第一平台与第二平台分离实现桁架式可展开机械手指展开，最终通过多个主动驱动杆的运动从而使得多个桁架式可展开机械手指完成抓取动作。3.根据权利要求2所述的单驱动空间桁架式可展开变胞捕获机械手，其特征在于：所述第一可展单元上设置有滑轨，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩博，杨名，姚宇先，刘枫，张嘉川，李少哲，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：