一種基于索并聯(lián)構(gòu)型的太空捕獲機器人的制作方法

本發(fā)明屬于機械技術(shù)領(lǐng)域，涉及機器人機構(gòu)，特別涉及一種基于索并聯(lián)構(gòu)型的太空捕獲機器人。

背景技術(shù)：

在地球的周圍漂浮著許多的太空垃圾，主要為發(fā)生故障或超過服役年限的人造衛(wèi)星，還有發(fā)射失敗未進入軌道的衛(wèi)星。隨著時間的推移，這些太空垃圾越來越多，一旦撞擊其他衛(wèi)星，將會帶來嚴重的后果。另外，對于一些需要回收的目標飛行器，也需要采用太空機器人進行捕獲。目前，各國的空間研究機構(gòu)已經(jīng)研制出一些太空捕獲機器人，在太空中捕獲廢舊的衛(wèi)星，將其回收。

典型的空間捕獲機器人是串聯(lián)機構(gòu)的空間機械臂，加拿大MD Robotic公司研制的空間機械臂SSRMS長15.2m，包括類似于人體手臂的肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)；美國最早研制的空間機器人FTS將兩個機械臂固定在一個支架上；歐空局在1986年研制了一種用于抓取物體和裝配的小型六軸機器人ROTEX，之后又研制了服務于空間站的7個關(guān)節(jié)的歐洲臂ERA；日本“希望號”實驗艙上的機械臂是由長約10米的機械臂組成的，以此來代替太空艙外的實驗裝置。上述機械臂的作業(yè)范圍最大只能達到十幾米，難以實現(xiàn)太空垃圾的大范圍捕獲，且操作復雜，效率低下。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種基于索并聯(lián)構(gòu)型的太空捕獲機器人，相比于傳統(tǒng)的串聯(lián)機器人，索并聯(lián)機器人具有作業(yè)空間大，運動部件慣量小，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低等優(yōu)點，在航空航天領(lǐng)域具有廣闊的應用前景；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，具有很大的作業(yè)空間，可實現(xiàn)太空垃圾或目標飛行器的大范圍捕獲。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于索并聯(lián)構(gòu)型的太空捕獲機器人，為3索并聯(lián)機器人，包括機械抓取機構(gòu)、運動機構(gòu)和攝像系統(tǒng)，其特征在于：

所述機械抓取機構(gòu)為固定在動平臺8上的機械手9，用于抓取太空中漂浮的垃圾；

所述運動機構(gòu)用于調(diào)整動平臺8的位姿，包括出索機構(gòu)4、噴氣裝置10和激光測距裝置3，出索機構(gòu)4固定在太空艙1外側(cè)，通過三根繩索5與動平臺8連接，噴氣裝置10安裝在動平臺8的背面，向后噴氣，保證繩索5時刻張緊，與繩索5連接處為靶標6，通過激光測距儀3測量索長，進而得到動平臺8的位姿；

所述攝像系統(tǒng)為安裝在動平臺8上的高清攝像頭7，用于獲取動平臺8前方的影像并通過無線傳輸?shù)娇刂剖摇?/p>

所述三根繩索5在太空艙1一端的連接點構(gòu)成等邊三角形結(jié)構(gòu)，在動平臺8一端的連接點也構(gòu)成等邊三角形結(jié)構(gòu)，使該機器人的工作性能處于最優(yōu)。

所述出索機構(gòu)4為三個，分別與三根繩索5連接，包括電機11、減速箱12、卷筒13、箱體2以及出索滑輪，其中，箱體2固定在太空艙1外側(cè)，繩索5纏繞在卷筒13上，經(jīng)出索滑輪后與動平臺8連接，電機11通過減速箱12與卷筒13連接，通過減速箱12將運動傳遞至卷筒13，從而控制繩索5的收放。

所述電機11和噴氣裝置10的控制系統(tǒng)相連，噴氣裝置10始終開啟，使繩索5保持張緊狀態(tài)，通過調(diào)節(jié)繩索5的長度來改變動平臺8的位置，當三個電機11同時帶動卷筒13收縮繩索5時，動平臺8被拉回太空艙1，當三個電機11同時帶動卷筒13釋放繩索5時，由于噴氣裝置10產(chǎn)生的推力，動平臺8將遠離太空艙1，相應地，通過改變電機11的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)實時地改變動平臺8位置。

所述激光測距儀3安裝在出索機構(gòu)4上，通過動平臺8上的靶標6實時獲取索長，進而確定動平臺8的位置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)相比于傳統(tǒng)的空間機械臂，結(jié)構(gòu)簡單，運動部件慣量小，作業(yè)空間大，機械手可延伸至艙外300米，極大地增加了捕獲太空垃圾的能力，提高了效率。

(2)裝有激光測距裝置，可精確獲取動平臺的位置并實時調(diào)整。

(3)動平臺上安裝了高清攝像頭，可以將動平臺前方的影像通過無線傳輸?shù)娇刂剖?，便于艙?nèi)宇航員操作，安全可靠。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明出索機構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式。

本發(fā)明基于索并聯(lián)構(gòu)型的太空機器人，用于抓取太空中漂浮的垃圾，為3索并聯(lián)機器人，包括機械抓取機構(gòu)，運動機構(gòu)和攝像系統(tǒng)。

如圖1所示，機械抓取機構(gòu)為固定在動平臺8上的機械手9，用于抓取太空中漂浮的垃圾。

運動機構(gòu)用于調(diào)整動平臺8的位姿，包括出索機構(gòu)4、噴氣裝置10和激光測距裝置3，出索機構(gòu)4固定在太空艙1外側(cè)，通過三根繩索5與動平臺8連接，三根繩索5在太空艙1一端的連接點構(gòu)成等邊三角形結(jié)構(gòu)，在動平臺8一端的連接點也構(gòu)成等邊三角形結(jié)構(gòu)，使該機器人的工作性能處于最優(yōu)。噴氣裝置10安裝在動平臺8的背面，向后噴氣，保證繩索5時刻張緊，具有三個平動自由度。動平臺8與繩索5連接處為靶標6，出索機構(gòu)4上安裝有激光測距儀3，通過激光測距儀3可測量索長，進而得到動平臺8的位姿。

攝像系統(tǒng)為安裝在動平臺8上的高清攝像頭7，用于獲取動平臺8前方的影像并通過無線傳輸?shù)娇刂剖?，便于艙?nèi)宇航員操作。

本發(fā)明出索機構(gòu)4為三個，分別與三根繩索5連接，包括電機11、減速箱12、卷筒13、箱體2以及出索滑輪，其中，箱體2固定在太空艙1外側(cè)，電機11、減速箱12、卷筒13可固定設(shè)置在箱體2內(nèi)，繩索5纏繞在卷筒13上，經(jīng)出索滑輪后與動平臺8連接，如圖2所示，電機11通過減速箱12與卷筒13連接，通過減速箱12將運動傳遞至卷筒13，從而控制繩索5的收放。

本發(fā)明可將電機11和噴氣裝置10的控制系統(tǒng)相連，噴氣裝置10始終開啟，使繩索5保持張緊狀態(tài)，通過調(diào)節(jié)繩索5的長度來改變動平臺8的位置，當三個電機11同時帶動卷筒13收縮繩索5時，動平臺8被拉回太空艙1，當三個電機11同時帶動卷筒13釋放繩索5時，由于噴氣裝置10產(chǎn)生的推力，動平臺8將遠離太空艙1，相應地，通過改變電機11的轉(zhuǎn)動，可以實時地改變動平臺8位置。