【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空间机构-结构系统方案设计领域，尤其涉及一种空间模块化可重构桁架式机械手系统及应用方法。
技术介绍
1、空间非合作目标的追踪与捕获是实现太空垃圾回收、失控卫星维修维护等任务的技术基础。目前，空间捕获机械手装置多为关节式机械臂末端配置专用对接机构或多个关节式机械臂组成机械抓手对空间目标进行捕获，典型案例包括加拿大臂、加拿大手、日本遥操作系统等。但这类刚性机械臂易发生碰撞；惯性截面矩小，刚性较差，在实施空间捕获任务时容易发生空间颤振，大大影响作业精度。
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决上述问题，提供一种操作范围大、系统刚性好、收拢空间小、执行精度高的空间模块化可重构桁架式机械手系统及应用方法。
2、第一方面，本专利技术公开一种空间模块化可重构桁架式机械手系统，包括底座和若干个模块化桁架式操作臂；所述模块化桁架式操作臂一端与底座固定连接；所述模块化桁架式操作臂在底座上呈等间距圆周分布；
3、所述模块化桁架式操作臂由若干个机构模块单元从下往上依次连接组成；
4、所述机构模块单元为多环机构，由动平台、绳索、竖杆、复合铰链、伸缩杆、及静平台组成；
5、其中，位于下面的机构模块单元的动平台作为与其连接的上面的机构模块单元的静平台；
6、所述机构模块单元的动平台为三角形平台，三角形平台的三个边分别通过转动副与机构模块单元上端的三个竖杆连接，机构模块单元上端的三个竖杆分别与三个复合铰链的上端连接，三个伸缩杆与三个复合铰链两
7、所述机构模块单元上端的六根绳索的两端分别与动平台的三个端点及复合铰链的上端相连接，其中，机构模块单元上端的每一根绳索与其相邻的两个复合铰链的上端相连接；所述机构模块单元下端的六根绳索连接静平台的三个端点以及复合铰链的下端，其中，机构模块单元下端的每一根绳索与其相邻的两个复合铰链的下端连接；
8、所述伸缩杆设置于相邻的两个复合铰链之间，用于实现伸缩运动。
9、进一步，本专利技术所述空间模块化可重构桁架式机械手系统，所述复合铰链由上端螺钉、上端弧形垫、上端球副外切件、上端球副内切件、左连接、中心圆柱、上端弧形导轨、右连接、下端弧形导轨、下端球副内切件、下端球副外切件、下端弧形垫和下端螺钉组成；
10、所述中心圆柱穿过左连接与右连接，左连接与右连接配合形成转动副；
11、所述中心圆柱与上端球副内切件相固连，上端球副内切件顶端为凸起的球面，与上端弧形导轨内表面配合，与上端球副外切件与上端球副内切件固连，上端球副外切件内表面为内凹的球面，与上端弧形导轨外表面配合；
12、所述上端螺钉穿过上端弧形导轨末端通孔和上端弧形垫，与上端弧形导轨配合形成转动副；
13、所述中心圆柱与下端球副内切件相固连，下端球副内切件顶端为凸起的球面，与下端弧形导轨内表面配合，下端球副外切件与下端球副内切件固连，下端球副外切件内表面为内凹的球面，与下端弧形导轨外表面配合，下端螺钉穿过下端弧形导轨末端通孔和下端弧形垫，与下端弧形导轨配合形成转动副；
14、所述上端球副外切件、上端球副内切件、上端弧形导轨相互配合产生两个回转轴向相交的转动副，且与上端螺钉的转动轴线相交，共同构成球副运动；
15、所述下端球副外切件、下端球副内切件、下端弧形导轨相互配合产生两个回转轴向相交的转动副，且与下端螺钉的转动轴线相交，共同构成球副运动；
16、所述伸缩杆的两端分别与一个复合铰链的左连接和相邻的另一个复合铰链的右连接相连接。
17、进一步，本专利技术所述空间模块化可重构桁架式机械手系统，所述竖杆采用碳纤维杆；采用碳纤维杆的成本低、质量轻、刚性好、环境适应性强。
18、进一步，本专利技术所述空间模块化可重构桁架式机械手系统，所述底座为圆形，以便于机械手系统在执行抓捕任务时形成最佳的捕获外包络。
19、进一步，本专利技术所述空间模块化可重构桁架式机械手系统，所述模块化桁架式操作臂设置有8个，在实现多种捕获构型的同时，均匀分布后形成圆周对称，具有很好的容错性和外包罗。
20、进一步，本专利技术所述空间模块化可重构桁架式机械手系统，所述模块化桁架式操作臂由3个机构模块单元从下往上依次连接组成。
21、第二方面，本专利技术公开一种根据第一方面所述空间模块化可重构桁架式机械手系统的应用方法，所述空间模块化可重构桁架式机械手系统可实现多种捕获构型变化，针对不同的捕获目标实现为机械手系统折叠姿态、伸展姿态、仿章鱼八指捕获构型、对称式四指捕获构型、双钳式四指捕获构型、仿鹰爪式四指捕获构型、仿蟹钳式双指捕获构型、仿象鼻式单指捕获构型。
22、本专利技术与现有技术相比具有以下效果：
23、1. 本专利技术所采用的机构模块单元为多环机构，与现有常规技术相比较具有更好的刚度质量比，捕获能力强；
24、2. 本专利技术折叠后体积小，桁架式结构质量小；
25、3. 本专利技术可实现多种捕获构型变化，捕获适应性及容错性好。
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1.一种空间模块化可重构桁架式机械手系统，其特征在于：包括底座和若干个模块化桁架式操作臂；所述模块化桁架式操作臂一端与底座固定连接；所述模块化桁架式操作臂在底座上呈等间距圆周分布；
2.根据权利要求1所述空间模块化可重构桁架式机械手系统，其特征在于：所述复合铰链由上端螺钉、上端弧形垫、上端球副外切件、上端球副内切件、左连接、中心圆柱、上端弧形导轨、右连接、下端弧形导轨、下端球副内切件、下端球副外切件、下端弧形垫和下端螺钉组成；
3.根据权利要求2所述空间模块化可重构桁架式机械手系统，其特征在于：所述竖杆采用碳纤维杆。
4.根据权利要求3所述空间模块化可重构桁架式机械手系统，其特征在于：所述底座为圆形。
5.根据权利要求4所述空间模块化可重构桁架式机械手系统，其特征在于：所述模块化桁架式操作臂设置有8个。
6.根据权利要求5所述空间模块化可重构桁架式机械手系统，其特征在于：所述模块化桁架式操作臂由3个机构模块单元从下往上依次连接组成。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述空间模块化可重构桁架式机械手系统的应用方
...【技术特征摘要】
1.一种空间模块化可重构桁架式机械手系统，其特征在于：包括底座和若干个模块化桁架式操作臂；所述模块化桁架式操作臂一端与底座固定连接；所述模块化桁架式操作臂在底座上呈等间距圆周分布；
2.根据权利要求1所述空间模块化可重构桁架式机械手系统，其特征在于：所述复合铰链由上端螺钉、上端弧形垫、上端球副外切件、上端球副内切件、左连接、中心圆柱、上端弧形导轨、右连接、下端弧形导轨、下端球副内切件、下端球副外切件、下端弧形垫和下端螺钉组成；
3.根据权利要求2所述空间模块化可重构桁架式机械手系统，其特征在于：所述竖杆采用碳纤维杆。
4.根据权利要求3所述空间模块化可重构桁架式机械手系统，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：李传扬，胡昌华，周志杰，谢惠祥，王兆强，郑志凯，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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