CN101913435A - 一种空间机器人的对接装置 - Google Patents

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孙富春
宁祎
刘华平
吴立成
王裕基
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Abstract

本发明涉及一种空间机器人的对接装置，属于空间机器人技术领域。对接装置的母座中心开有对接通孔，其侧壁上开有定位槽和弹簧槽。活塞从母座的一侧伸入母座中心的对接通孔中，活塞的端部设有凹台，凹台的内侧壁上设有卡位钢球。锥柄从母座的另一侧伸入母座中心的对接通孔中，锥柄上开有通过圆心的横向定位通孔，锥柄的端部设有凸台，该凸台伸入活塞端部的凹台中。弹簧置于母座中心对接通孔侧壁的弹簧槽中。红外发射管和红外接收管分别置于母座中心对接通孔侧壁的定位槽中，并分别位于锥柄的横向定位通孔的两侧。本对接装置，结构简单，便于设计制造；可以简单、方便地实现对锥柄的锁紧和释放；可以精确的进行两个空间机器人的对准姿态调整。

Description

一种空间机器人的对接装置
技术领域
本发明涉及一种空间机器人的对接装置，属于空间机器人技术领域。
背景技术
空间遥操作是通过星地通信网络远程控制操作臂进行空间作业的技术，自20世纪80年代以来，美国、俄罗斯、德国、日本以及中国等纷纷开展了遥操作技术的相关研究。其中，在轨服务是空间遥操作技术的重要应用领域，而实现两个飞行器的成功对接是空间在轨服务的关键环节。由于空间环境的特殊性，对接装置需要具有精确定位的能力，而且必须能够轻松自如的实现锁紧和释放操作，这就给对接装置的设计提出了很高的要求。
一般的对接装置主要分为机电式、气液压式和数控式三类，目前比较常用的是机电式对接装置。比较有代表性的机电式对接装置有：ARI公司设计的RCC(Remote centerCompliance)装置和梅涛等研制的智能机械手的对接装置。RCC是一种被动适从装置，采用的是插孔式定位作业的典型方法，其结构复杂，精度要求较高。智能机械手的对接装置是具有一定柔性的三自由度对接装置。其结构紧凑，适用范围广，但是对定位要求不高，主要用于机械手的自动更换等场合。
另外，邵晓巍等专门设计了一种空间微纳星站的锥-杆型对接与释放机构。子星以一定的初速度接近微纳星站伸出的接收杆，对接锥与接收杆碰撞后的接触力驱使接收杆进入子星的对接孔中，抓手式主动滚轮随即收缩，压紧接收杆并转动，驱动子星沿杆爬行，最终在从动滚轮的辅助下，子星沿接收杆轴向进入存储舱内，抓手式主动滚轮碰到舱内的限位挡环后停止转动，锁紧锚迅速放下，嵌入子星外壁的环状齿槽，完成锁紧动作。这种对接装置的缺点是结构复杂，完成对接需要的时间较多。
发明内容
本发明的目的是提出一种空间机器人的对接装置，改变已有对接装置的结构，使对接装置结构简单、定位精确，而且锁紧和释放方便，适合用于空间遥操作在轨服务的对接任务，也可以作为高等院校和科研院所的教学、科研器材。
本发明提出的空间机器人的对接装置，包括锥柄、母座、弹簧、活塞、红外发射管和红外接收管；所述的母座中心开有对接通孔，母座一侧对接通孔的侧壁上开有定位槽，母座另一侧对接通孔的侧壁上开有弹簧槽；所述的活塞从母座的一侧伸入母座中心的对接通孔中，活塞的端部设有凹台，凹台的内侧壁上设有卡位钢球；所述的锥柄从母座的另一侧伸入母座中心的对接通孔中，锥柄上开有通过圆心的横向定位通孔，锥柄的端部设有凸台，该凸台伸入活塞端部的凹台中；所述的弹簧置于母座中心对接通孔侧壁的弹簧槽中，弹簧的一端与母座相对固定，弹簧的另一端与活塞端部相对固定；所述的红外发射管和红外接收管分别置于母座中心对接通孔侧壁的定位槽中，并分别位于锥柄的横向定位通孔的两侧。
本发明提出的空间机器人的对接装置，其优点是：首先本发明的空间机器人的对接装置结构简单，便于设计制造。其次，通过母座内部和活塞前端的结构，可以简单、方便地实现对锥柄的锁紧和释放。再次，本发明的空间机器人的对接装置具有一对红外发射和接收装置，可以精确的进行两个空间机器人的对准姿态调整。
附图说明
图1为本发明提出的空间机器人的对接装置的结构示意图。
图2为本发明对接装置中母座的结构示意图。
图1中，1是锥柄，2是母座，3是红外发射管，4是对接通孔，5是弹簧，6是活塞，7是卡位钢球，8是弹簧槽，9是定位槽，10是红外接收管，11是横向定位通孔。
具体实施方式
本发明提出的空间机器人的对接装置，其结构如图1所示，包括锥柄1、母座2、弹簧5、活塞6、红外发射管3和红外接收管10。母座2的中心开有对接通孔4，对接通孔4的形状如图2所示，母座一侧对接通孔的侧壁上开有定位槽9，母座另一侧对接通孔的侧壁上开有弹簧槽8。活塞6从母座2的一侧伸入母座中心的对接通孔4中，活塞6的端部设有凹台，凹台的内侧壁上设有卡位钢球7。锥柄1从母座2的另一侧伸入母座中心的对接通孔4中，锥柄1上开有通过圆心的横向定位通孔11，锥柄的端部设有凸台，该凸台伸入活塞端部的凹台中。弹簧5置于母座中心对接通孔侧壁的弹簧槽8中，弹簧5的一端与母座2相对固定，弹簧的另一端与活塞6的端部相对固定。红外发射管3和红外接收管10分别置于母座中心对接通孔侧壁的定位槽9中，并分别位于锥柄的横向定位通孔11的两侧，用于定位的红外射线由红外发射管3发出，通过横向定位通孔11后由红外接收管10接收。
以下结合附图，详细介绍本发明的空间机器人的对接装置的工作原理和工作过程：
(1)对接。
首先，与目标机器人相连接的活塞6在驱动力的作用下向左移动，压缩弹簧5，将卡位钢球7压入弹簧槽8中。然后与空间服务机器人相连的锥柄1***母座2的对接通孔4一端的锥形孔内。当锥柄1完全***母座2的锥形孔后，旋转锥柄1，使锥柄1上的横向定位通孔11正好对准红外发射管3和红外接收管10，实现姿态对准。此时，取消对活塞6的驱动力，活塞6在弹簧5的作用下被压回原来位置，同时活塞6端部侧壁上的卡位钢球7卡住锥柄1的前端的凸台，实现锁紧操作。
(2)释放。
活塞6在驱动力的作用下向左移动，压缩弹簧5，将卡位钢球7压入弹簧槽8中。在卡位钢球7进入弹簧槽8后，当锥柄1向左移动时，其前端凸台会挤压卡位钢球7，由于在弹簧槽8中卡位钢球有向上的空间，故可以使卡位钢球7向上运动，锥柄1的前端凸台就会失去卡位钢球7的约束。将锥柄1从母座2的锥形孔中缓慢拔出。然后，取消对活塞6的驱动力，活塞6在弹簧5的作用下被压回原来位置，完成释放操作。
本发明提出的空间机器人的对接装置的一个实施例中，所用的红外发射对管为由广州市亿彩电子有限公司生产的IR333-A红外发射管和PD204-6B红外接收管。

Claims (1)

1.一种空间机器人的对接装置，其特征在于该装置包括锥柄、母座、弹簧、活塞、红外发射管和红外接收管；所述的母座中心开有对接通孔，母座一侧对接通孔的侧壁上开有定位槽，母座另一侧对接通孔的侧壁上开有弹簧槽；所述的活塞从母座的一侧伸入母座中心的对接通孔中，活塞的端部设有凹台，凹台的内侧壁上设有卡位钢球；所述的锥柄从母座的另一侧伸入母座中心的对接通孔中，锥柄上开有通过圆心的横向定位通孔，锥柄的端部设有凸台，该凸台伸入活塞端部的凹台中；所述的弹簧置于母座中心对接通孔侧壁的弹簧槽中，弹簧的一端与母座相对固定，弹簧的另一端与活塞端部相对固定；所述的红外发射管和红外接收管分别置于母座中心对接通孔侧壁的定位槽中，并分别位于锥柄的横向定位通孔的两侧。
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