CN118091924A - 用于空间望远镜的对接结构及地面模拟装调*** - Google Patents

Abstract

一种用于空间望远镜的对接结构，包括设置在第一件上的第一接口，用于与第二件的第二接口连接松离，第一接口包括中空的对接壳，主动锁紧模块，主动底盘柱，驱动装置和用与第二接口电连接的电连接模块，对接壳固定在主动底盘柱上，主动锁紧模块容置在对接壳内并与电连接模块固定连接，驱动装置相对固定于主动底盘柱并与主动锁紧模块传动连接；其中主动锁紧模块包括设于对接壳内的驱动件，相对固定于驱动件外壁的轴承，和套设在驱动件和主动底盘柱间的主动组件；轴承的外壁与对接壳相对固定，内壁与驱动件相对固定；主动组件一端设置在驱动件的适配槽内，一端设置在主动底盘柱上与适配槽匹配的引导槽内；驱动件的内壁与驱动装置齿轮传动。

Description

用于空间望远镜的对接结构及地面模拟装调***

技术领域

本发明属于光学观测设备技术领域，具体涉及太空空间观测光学技术，具体涉及一种用于空间望远镜的对接结构及地面模拟装调***。

背景技术

空间望远镜相对于地基望远镜而言，在同等口径下，由于没有大气湍流影响和因重力产生的畸变，能够实现自身衍射极限的观测，大大提高了观测能力。随着太空探索的不断加深，传统的单一主镜式光学主反射镜的结构越来越受制于诸如材料、加工工艺、支撑结构以及运载器能力、发射体积等因素，难以满足人类对于未来空间光学***的更高分辨率和更大口径的要求。不同于传统的单一主镜式光学***，模块化拼接式空间望远镜具有集光面积大、分辨率高、观测能力强、组件可替换、维护简单等优点，正成为人类探索宇宙的不二选择，子镜模块通过运载火箭分批次运送至太空，然后利用空间机械臂完成在轨模块化拼接组装。因此，子镜模块间连接的对接接口设计是大口径空间望远镜装配的关键技术之一。

目前大型航天器之间的对接接口发展迅速，主要关注周边密封性和内部物质或信号传输，多采用周边式锁紧机构。然而，这种结构的尺寸和质量较大，难以适用于大口径空间望远镜模块化的装配任务。传统的插拔式对接接口存在可靠性低、电气连接不可靠等缺陷，需要空间机械臂的辅助锁紧力，对机械结构和控制造成影响，甚至影响子镜模块间装配的精度。此外，现有传统接口往往不具备可靠的解锁能力，给后续空间望远镜的维修与升级带来困难。

发明内容

鉴于以上所述的现有技术的缺点，本发明的目的是至少提供一种用于空间望远镜的对接结构及地面模拟装调***，解决现有空间望远镜的对接接口不适用于大口径空间望远镜模块化的子镜间装配的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本申请的第一方面，提供一种用于空间望远镜的对接结构，包括设置在第一件上的第一接口，用于与第二件的第二接口连接松离，所述第一接口包括中空的对接壳，主动锁紧模块，主动底盘柱，驱动装置和用与第二接口电连接的电连接模块，所述对接壳固定在所述主动底盘柱上，所述主动锁紧模块容置在所述对接壳内并与所述电连接模块固定连接，所述驱动装置相对固定于所述主动底盘柱并与所述主动锁紧模块传动连接；其中所述主动锁紧模块包括设于对接壳内的驱动件，相对固定于驱动件外壁的轴承，和套设在所述驱动件和所述主动底盘柱间的主动组件；所述轴承的外壁与所述对接壳相对固定，内壁与所述驱动件相对固定； 所述主动组件一端设置在所述驱动件的适配槽内，一端设置在所述主动底盘柱上与所述适配槽匹配的引导槽内；所述驱动件的内壁与所述驱动装置齿轮传动，用以带动所述主动组件选择性地与所述第二接口连接松离。

可选的，作为本发明的一种实施方式，所述主动底盘柱包括固定连接的主动底盘和凸轮，所述凸轮上设置有适配槽，其中所述凸轮，主动组件，驱动件和轴承与所述主动底盘同轴设置，所述驱动装置与所述驱动件连接的输出端与所述主动底盘偏心设置；所述凸轮与所述驱动装置的输出端互不干涉。

可选的，作为本发明的一种实施方式，所述凸轮靠近所述主动底盘的一侧的外壁向内凹陷，用于使所述凸轮与所述驱动装置的输出端互不干涉。

可选的，作为本发明的一种实施方式，所述对接壳的内壁靠近所述主动底盘柱的一侧设置有缺口，所述轴承的部分容置在所述缺口内与所述对接壳的内壁过盈连接，其中所述主动锁紧模块还包括轴承挡圈，所述轴承挡圈容置在所述缺口内，所述轴承挡圈的一侧与所述轴承抵接，另一侧与所述主动底盘柱抵接。

可选的，作为本发明的一种实施方式，所述适配槽与所述引导槽的结构不同；所述适配槽沿轴向设置，所述引导槽被设置为用于使得所述主动组件沿设定轨迹运动；所述引导槽和所述适配槽在轴向的尺寸相同且相互对应。

可选的，作为本发明的一种实施方式，所述第一件为子镜模块，所述子镜模块包括桁架、镜面和调节装置，所述桁架上设置有至少一个接口；所述调节装置容置在所述桁架内与所述镜面固定连接，所述调节装置被设置为用于调节所述镜面的位置和姿态；其中所述主动底盘柱与所述桁架固定连接，或者是所述桁架为所述主动底盘柱；所述驱动装置容置在所述桁架内与所述调节装置互不干涉，所述驱动装置穿过所述主动底盘柱与所述主动锁紧模块齿轮传动。

可选的，作为本发明的一种实施方式，所述主动组件包括主动锁钩和驱动销，所述主动锁钩被设置为用于选择性地与所述第二接口连接松离，所述主动锁钩设置在所述驱动件和所述主动底盘柱间，所述驱动销穿过所述主动锁钩并与所述主动锁钩主动连接，所述驱动销的一端容置在所述适配槽内，另一端容置在所述引导槽内，所述驱动销与所述轴承的内壁互不干涉。

可选的，作为本发明的一种实施方式，所述驱动件的外壁上设置有凸出部，所述凸出部设置在所述适配槽的下方，其中所述轴承的内壁与所述凸出部过盈连接。

可选的，作为本发明的一种实施方式，所述主动锁钩包括固定设置的随动部和锁紧部，所述锁紧部设置在所述随动部远离所述主动底盘柱的一侧，所述随动部上设置有使所述驱动销穿过的通孔，所述锁紧部上设置有多个钩锁，并与所述电连接模块固定连接；其中所述第二接口与所述第一接口结构不同，所述第二接口包括被动锁钩，被动底盘柱以及与所述第一接口结构相同的所述对接壳和所述电连接模块，所述第二接口的对接壳，所述被动锁钩和所述第二接口的电连接模块均固定在所述被动底盘柱上；所述被动锁钩包括同构锁钩，所述同构锁钩与所述主动锁钩的钩锁为异体同构结构；或者是所述第二接口与所述第一接口结构相同。

本申请的第二方面，提供一种空间望远镜地面模拟装调***，用于在地面模拟太空中的空间望远镜子镜对接过程，包括本申请第一方面所述的用于空间望远镜的对接结构，其中所述第一件和所述第二件中至少一个为子镜模块；所述第一件和所述第二件中至多一个为操作装置，所述操作装置用于选择性与所述子镜模块连接松离，以带动所述子镜模块运动至预定位置。

综上所述，与现有技术相比，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

通过将电机的输出端设置在驱动件内并与驱动件的内壁上的轮齿啮合，通过将轴承的内壁与驱动件的外壁相对固定，轴承的外壁与对接壳的内壁相对固定，使得对接壳设置在主动底盘上，并使得驱动销与主动锁钩固定连接，凸轮固定设置在主动底盘上，凸轮上设置有引导槽，驱动件上设置有适配槽，主动锁钩设置在凸轮和驱动件间，驱动销靠近凸轮的一端设置在引导槽内，驱动销靠近驱动件的一端设置在适配槽内，当驱动件在电机的输出端的作用下转动时，驱动销在引导槽和适配槽的作用下沿预定方向运动，进而实现与另一个接口的锁紧连接或者相互分离。

也即，通过将电机的输出端与驱动件内壁上的轮齿啮合，能够使得电机位于对接壳所在的径向区域范围内，进而能够使得主动接口的径向尺寸即为接口间的接触面积，最大化地保证两个接口接触时的接触面积的占比。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一个实施例提供的两个子镜模块之间的拼接状态示意图；

图2为本发明的一个实施例提供的主动接口和被动接口示意图；

图3为本发明的一个实施例提供的主动接口的结构***视图；

图4为本发明的一个实施例提供的主动模块和被动模块锁紧状态下的剖面视图；

图5为本发明的一个实施例提供的对接壳的结构示意图；

图6为本发明的一个实施例提供的主动锁钩结构示意图；

图7为本发明的一个实施例提供的驱动件的结构示意图；

图8为本发明的一个实施例提供的主动底盘柱的结构示意图；

图9为本发明的一个实施例提供的主动底盘柱的另一视角的结构示意图。

附图标记说明：

1，主动接口；

2，被动接口；21，被动锁钩；211，同构锁钩；22，被动底盘柱；

3，对接壳；31，对接体；32，梯形导向瓣；33，梯形导向槽；34，对接侧面；

4，主动锁紧模块；41，主动锁钩；411，随动部；4111，销孔；412，锁紧部；4121，钩锁；42，驱动销；43，滚子；44，螺母；45，驱动件；451，轮齿；452，凸出部；453，适配槽；46，轴承；47，轴承挡圈；

5，电连接模块；

6，主动底盘；61，电机安装孔；68，凸轮；681，引导槽；

7，驱动装置；71，电机；72，电机密封套；

10，子镜模块；101，桁架；102，镜面；103，调节装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”通常是指装置实际使用或工作状态下的上、下、左和右，具体为附图中的图面方向。

需要说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对本发明实施例优选顺序的限定。且在以下实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本发明提供了一种空间望远镜的对接结构，尤其提供了一种用于空间望远镜的对接结构及地面模拟装调***，下面将对此进行详细说明。

请参阅图1，图中示出了空间望远镜的两个结构完全相同的子镜模块10，每个子镜模块10包括桁架101，镜面102和调节装置103。桁架101为一个中空的镂空结构，调节装置103容置在桁架101内，桁架101优选为六棱柱状桁架，用以连接桁架101和镜面102。调节装置103能够调节镜面102相对于桁架101的位置精度及姿态，进而实现对于镜面102角度的调整。

为便于阐述，在两个完全相同的用于连接松离的子镜模块上，一个子镜模块上的接口成为第一接口，另一个子镜模块上的接口称为第二接口。同时每个子镜模块10的桁架101上设置有至少一个接口，该接口可以是主动接口1或者被动接口2。当然，优选为至少设置有一对主动接口1和被动接口2，更优选地设置有3对，且主动接口1和被动接口2交替设置。两个子镜模块10通过主动接口1和/或被动接口2实现连接。两个子镜模块10的接口组成空间望远镜的子镜模块10对接结构，可以理解，可以是一个子镜模块10的主动接口1和另一个子镜模块10的被动接口2组成空间望远镜的子镜模块10对接结构，也可以是一个子镜模块10的主动接口1和另一个子镜模块10的主动接口1组成空间望远镜的子镜模块10对接结构，也可以是一个子镜模块10的被动接口2和另一个子镜模块10的主动接口1组成空间望远镜的子镜模块10对接结构，本发明对此不做限制，即只要能够使得两个子镜模块10通过接口连接形成稳固的可拆连接的结构均属于空间望远镜的子镜模块10对接结构。

也即，空间望远镜的对接结构由分设在两个子镜上两个接口组成，一个接口必须是主动接口1，另一个接口可以是主动接口1，也可以是被动接口2。也即，用于空间望远镜的对接结构包括设置在一子镜模块上的第一接口，和设置于另一个子镜模块的第二接口，其中第一接口必须为主动接口1，第二接口可以是主动接口1，也可以是被动接口2。

还可以理解，每个子镜的桁架101上设置有至少两个接口，其中两个接口优选为一个主动接口1和一个被动接口2。这样设置的好处在于，由于空间望远镜是由多个子镜对接形成的，在进行空间望远镜组装时，需要操控装置，例如机械臂（图中未示出）抓取一个接口与另外一个接口进行对接，此时机械臂上末端上也设置有一个主动接口，机械臂通过末端的主动接口可以自由地与任意一个桁架进行连接松离，进而带动目标子镜移动至预定位置。

对于机械臂与子镜配合将其带动至预定位置的方案，在现有方式中存在诸多方式，例如在申请号为CN202311639651.0，申请名称为“一种模块化光学镜面地面模拟装调***和方法”中详尽公开了机械臂带动子镜运动至预定位置的方案，在此不再赘述。

因此，可以理解，在本申请提及的空间望远镜的对接结构的两个接口，除了可以分别设置在两个子镜模块上外，也可以是一个设置在空间望远镜的操控装置上，一个设置在子镜模块上。所述操作装置用于选择性与所述子镜模块连接松离，以带动所述子镜模块运动至预定位置。当一个接口设置在操控装置，一个设置在子镜模块上时，优选为操控装置上设置有第一接口，子镜模块上设置有第二接口，当然，也可以是操控装置上设置有第二接口，子镜模块上设置有第一接口。

也即，本申请提供的用于空间望远镜的对接结构，包括设置在第一件上的第一接口，以及第二件上的第二接口，其中第一接口为主动接口1，第二接口为主动接口1或被动接口2。第一件可以是子镜模块，也可以是操控装置；类似的，第二件可以是子镜模块，也可以是操纵装置，但第一件和第二件中最多只有一个为操纵装置，第一件和第二件中最少一个为子镜模块。

请参照图2-图9所示，提供了一种由一个主动接口1和被动接口2组成的空间望远镜的对接结构。

请参阅图2，主动接口1包括对接壳3、主动锁紧模块4、电连接模块5、主动底盘柱和驱动装置7。主动底盘柱包括主动底盘6。中空的对接壳3固定设置在主动底盘6上，主动锁紧模块4容置在对接壳3内并与电连接模块5固定连接。驱动装置7与主动锁紧模块4传动连接用于驱动主动锁紧模块4运动以实现主动接口1与被动接口2的锁合。驱动装置7包括电机71和电机密封套72。电机密封套72密封固定设置在主动底盘6远离被动接口2的一侧，电机71容置在电机密封套72和主动底盘6形成的空腔内。电机71的输出端穿过主动底盘6后与主动锁紧模块4传动连接，具体请容后详述。

相应地，被动接口2包括被动锁钩21、被动底盘柱22以及与主动接口1的结构相同的对接壳3及电连接模块5。被动锁钩21，电连接模块5和被动接口2的对接壳3固定连接在被动底盘柱22上。主动接口1和被动接口2的对接壳3和电连接模块5之间相互匹配对接设置，使得主动接口1和被动接口2相互对接且能够实现电连接，同时主动接口1和被动接口2通过主动锁紧模块4和被动锁钩21进行锁紧连接或者相互分离。

可以理解，设置在主动接口1和被动接口2上的电连接模块5用于实现主动接口1和被动接口2之间的电连接，电连接模块在现有技术存在诸多实施方案，具体不再赘述。在一种具体的实施方案中，电连接模块5上面具有顶针和与顶针匹配的通孔，主动接口1和被动接口2通过电连接模块5上相互匹配顶针和通孔实现电连接；在另一种可替换的实施方式中，电连接模块5上设置有两种磁性不同的电磁材料，主动接口1和被动接口2通过电连接模块5上相互匹配的电磁材料实现电连接。

还可以理解，对接壳3配置为使得主动接口1和被动接口2相对匹配地对接设置。对接壳3的结构在现有技术中同样存在诸多实施方式。在一种优选的实施方案中，请参阅图5，对接壳3包括圆柱体状的对接体31、梯形导向瓣32、梯形导向槽33及对接侧面34。梯形导向瓣32和梯形导向槽33优选设置为各四个，且四个梯形导向瓣32和四个梯形导向槽33均布设在对接壳3的工作端（即一个接口上的对接壳靠近另一个接口的一端）当需要两个接口相对匹配对接设置时，设置在两个接口上的两个对接壳3的梯形导向瓣32和梯形导向槽33能够相互对接。每个梯形导向瓣32两侧为对接侧面34，对接侧面34使得两个对接壳3具有抵抗绕轴线旋转方向上转矩的能力。具体地，梯形导向瓣32和梯形导向槽33的梯形面均朝向工作端倾斜地设置，其中一方朝向对接体31圆柱体外径方向倾斜地设置时、另一方则朝向圆柱体内径方向倾斜地设置。对接侧面34衔接相邻的梯形导向瓣32和梯形导向槽33；梯形导向瓣32和梯形导向槽33设置为各四个时，对接侧面34设置为8个。此时，由于导向瓣顶端到底端倾斜设置，导向槽也有一个类似于斜坡的倾斜设置，这种设计能使两个对接壳左右移动的时候在径向上有较大的位移容差能力。

请参阅图2-9，下面对主动接口1的结构进行详细论述。

主动接口1的主动锁紧模块4包括主动组件、驱动件45及轴承46。主动组件包括固定连接的主动锁钩41和驱动销42。轴承46优选为深沟球轴承。

主动底盘柱还包括凸轮68，凸轮68固定设置在主动底盘6上，凸轮68优选为圆柱凸轮。在一种可替换的实施方式中，凸轮68与主动底盘6一体连接。

驱动件45优选为中空柱体，驱动件45的内壁的底部设置有轮齿451用于与驱动装置7的电机71的输出端啮合。驱动件45的外壁靠近底部的一侧设置有凸出部452用于与轴承46的内壁过盈连接。在一种优选的实施方式中，请参阅图3-4，驱动件45的凸出部452的上端与轴承46下端贴合，凸出部的上端外壁与轴承的内壁过盈连接，凸出部用于确定与轴承的位置关系。驱动件45的凸出部452上方设置有贯通的适配槽453，适配槽453沿驱动件45的轴向设置，且轴向尺寸大于驱动销42的尺寸以使得驱动销42能够相对于驱动件45沿轴向运动。

凸轮68优选为圆柱状结构，凸轮68固定设置在主动底盘6上，且与主动底盘6同轴设置。凸轮68的外壁上设有引导槽681用于引导滚子43能够沿设定轨迹运动。当然，引导槽681也可以是贯通凸轮68的内外壁而设计。将引导槽681设置在凸轮68的外壁上的好处在于，相对于引导槽681贯通内外壁的方案，能够增加凸轮的结构强度，提高使用寿命。

主动锁钩41设置在驱动件45和凸轮68之间，即主动锁钩41套设在驱动件45内，并套设在凸轮68外。主动锁钩41包括固定连接的随动部411和锁紧部412，随动部411和锁紧部412优选为一体连接，锁紧部412设置在随动部411靠近主动底盘6的一侧。锁紧部412上设置有多个钩锁4121以与被动接口2的被动锁钩21锁合连接。随动部411上相对的两侧设置有销孔4111用于方便两个驱动销42穿过随动部411。随动部411和穿过销孔4111的驱动销42通过设于其上的螺母44固定连接，使得主动锁钩41的随动部411与驱动销42保持相对静止。两个驱动销42在远离凸轮68的一侧设置在适配槽453内。两个驱动销42在靠近凸轮68的一侧设置均固定连接有滚子43，滚子43与凸轮68的外壁上的引导槽681匹配，进而在引导槽681的限制下沿设定轨迹运动，实现带动主动锁钩41沿设定轨迹运动的目的。当然，对于驱动销42与主动锁钩41的固定连接方式，本发明不做限制，只要能够实现固定连接即可，例如，在一种替换的实施方式中，驱动销42与主动锁钩41焊接固定。可以理解，设置滚子43的目的在于降低驱动销42沿引导槽681运动时的摩擦力，滚子43并非必须要设置，在一种可替换的实施方式中，驱动销42的靠近凸轮68的一端直接设置在引导槽681上，并在引导槽681的引导下沿设定轨迹运动。

驱动装置7中的电机71固定在主动接口1的主动底盘6上远离被动接口2的一侧且其输出端穿过主动底盘6与驱动件45啮合。电机71的输出端设有直齿齿轮以与驱动件45上的轮齿451啮合连接，电机71外部用电机密封套72密封电机71。

需要理解，电机71的输出端偏心设置在主动底盘6上且与凸轮68互不干涉，并使得电机71的输出端与驱动件45的轮齿451啮合。也即，主动底盘6上偏心设置有电机安装孔61，使得电机71的输出端相对于主动底盘6偏心设置，而凸轮68，主动锁钩41和驱动件45相对于主动底盘6同轴设置，凸轮68的外臂与电机71的输出端互不干涉。

轴承46的内壁与驱动件45的凸出部452过盈连接，轴承46的外壁与对接壳3的内壁过盈连接，由于对接壳3固定设置在主动底盘6上，进而实现轴承46的外壁相对于主动底盘6的相对于静止，进而实现驱动件45被主动底盘6“支撑”的同时，驱动件45还能够相对于主动底盘6旋转。轴承46为球轴承，优选为深沟球轴承，能够很好的实现本发明。轴承46在现有技术中存在诸多实施方案，具体不再赘述。

需要理解，轴承46的内壁与驱动销42远离凸轮68的一端互不干涉。在一种优选的实施方式中，驱动销42远离凸轮68的一端恰好容置在驱动件45的适配槽453内，即驱动销42远离凸轮68的一端的端部与适配槽453所在部分的驱动件45的外壁恰好齐平，此时由于凸出部452相对于适配槽所在部分的驱动件45的外壁凸出设置，轴承46与凸出部452紧固连接，即可以很好的实现轴承46的内壁与驱动销42远离凸轮68的一端互不干涉。

当需要连接或者拆分两个子镜模块10时，驱动装置7的电机71的输出端转动，带动驱动件45转动。由于驱动销42的一侧设置在适配槽453内，另一侧通过滚子43设置在引导槽内，驱动销42与主动锁钩41固定连接。在驱动件45转动的情况下，驱动件45带动驱动销42运动，进而使得驱动销42靠近凸轮68的一端在引导槽681内沿着指定轨迹运动，而另一端在适配槽453内随动，进而带动主动锁钩41沿着指定轨迹运动，进而完成与被动接口2的被动锁钩21的锁紧连接或相互分离。

可以理解，对于将驱动装置7的电机71的输出端设置在驱动件45内，并且让电机71的输出端与驱动件45内壁上的轮齿451啮合具有特定意义：请参阅图1，在空间望远镜的子镜模块10进行对接或分离时，需要将接口，尤其是主动接口的尺寸尽可能做小，这样能够进一步降低单个子镜模块10的尺寸，方便运输至太空的同时，增加单位区域内的子镜模块10数量，进而实现对镜面进行更加精确和细致的调节；同时还需要尽可能地增加相同接口面积下的接口间的接触面积，以更好的增加接口间进行连接或分离时的容错率。也即在设计主动接口时，需要尽可能的增加接口间的接触面积在接口的径向位置占比。而通过将电机71的输出端与驱动件45内壁上的轮齿451啮合，能够使得电机71位于对接壳3所在的径向区域范围内，进而能够使得主动接口1的径向尺寸即为接口间的接触面积，最大化地保证两个接口接触时的接触面积的占比。

由此，通过将电机71的输出端设置在驱动件45内并与驱动件45的内壁上的轮齿451啮合，通过将轴承的内壁与驱动件45的外壁相对固定，轴承的外壁与对接壳3的内壁相对固定，使得对接壳3设置在主动底盘6上，并使得驱动销42与主动锁钩41固定连接，凸轮68固定设置在主动底盘6上，凸轮68上设置有引导槽681，驱动件45上设置有适配槽453，主动锁钩41设置在凸轮68和驱动件间，驱动销42靠近凸轮68的一端设置在引导槽681内，驱动销42靠近驱动件的一端设置在适配槽453内，当驱动件45在电机71的输出端的作用下转动时，驱动销42在引导槽681和适配槽453的作用下沿预定方向运动，进而实现与另一个接口的锁紧连接或者相互分离。

请继续参阅图3-4，图8-9，凸轮68靠近主动底盘6的一侧的外壁向内凹陷，凸轮68向内凹陷的外壁的范围包括电机71与驱动件45的轮齿451啮合时所在的位置，进而进一步增加凸轮68和电机71的输出端的间隙，进一步避免互相干涉。

请继续参阅图4-5，对接壳3的内壁靠近主动底盘6的一侧设置有缺口，即对接壳3的内壁靠近主动底盘6的一侧向外凸出，轴承46的外壁紧固连接在对接壳3的内壁向外凸出的部分，以进一步增加驱动件45的尺寸的同时，限制轴承46在轴向的运动，进而实现对驱动件45的轴向运动的限制。

进一步地，请继续参阅图4，主动锁紧模块4还包括轴承挡圈47，轴承挡圈47的一侧与轴承46抵接，另一侧与主动底盘6抵接，进而进一步限制轴承46在轴向的位置，避免驱动件45在长时间转动后产生轴向运动，实现对于轴承46和驱动件45的轴向约束。

请继续参阅图3-4，图7-8，引导槽681和适配槽453在轴向的尺寸相同且相互对应，即在轴向位于相同的位置。适配槽453沿轴向设置，引导槽681呈“轴向斜向上升-轴向水平-轴向斜向下降”的结构，进而能够很好地实现主动接口1与被动接口2的锁紧连接或相互分离。以锁紧连接为例，当驱动销42自引导槽681的引导下从引导槽681的“轴向斜向上升→轴向水平”运动时，驱动销42带动主动锁钩41沿轴向上升并旋转，此时驱动销42靠近驱动件45的一端恰好运动至引导槽681的轴向顶端，并使得主动锁钩41即可不干涉地运动至被动锁钩21与被动底盘柱22的轴向位置间，即在轴向上运动到被动锁钩上方的位置，且在周向上主动锁钩41与被动锁钩21互不干涉。当驱动销42自引导槽681的引导下从“轴向水平→轴向斜向下降”运动时，驱动销42带动主动锁钩41沿轴向下降并旋转，此时驱动销42靠近驱动件45的一端自引导槽681的轴向顶端向另一端轴向运动的同时，并使得主动锁钩41自被动底盘柱22的方向向被动锁钩21运动，即在轴向上主动锁钩41自被动底盘柱22的方向向被动锁钩21运动的同时，主动锁钩41在周向上朝着被动锁钩21的方向运动。当驱动销42恰好运动至引导槽681的“轴向斜向下降的端点”时，此时主动锁钩41恰好与被动锁钩21紧密连接，即轴向位置和周向位置均发生重叠，实现主动接口1和被动接口2的紧密连接。

当需要将两个子镜模块10分开，即需要将两个接口分开时，驱动销42自引导槽681的引导下从“轴向斜向下降→轴向水平”运动时，驱动销42带动主动锁钩41沿轴向上升并旋转，此时驱动销42靠近驱动件45的一端向引导槽681的轴向顶端运动，并使得主动锁钩41向被动底盘柱22的方向旋转运动，即此时主动锁钩41在轴向上自被动锁钩21向所述被动底盘柱22运动，主动锁钩41在周向上向远离所述被动锁钩21的方向运动；当驱动销42自引导槽681的引导下从“轴向水平→轴向斜向上升”运动时，驱动销42带动主动锁钩41沿轴向下降并旋转，此时驱动销42靠近驱动件45的一端先运动至引导槽681的轴向顶端，随后向另一端轴向运动，并使得主动锁钩41即与被动锁钩21不干涉地自被动底盘柱22向主动接口1的方向运动，即此时主动锁钩41在轴向上自被动底盘柱22向主动底盘6运动，主动锁钩41在周向上继续向远离所述被动锁钩21的方向运动；当驱动销42恰好运动至引导槽681的“轴向斜向上升的端点”时，此时主动锁钩41恰好复位至主动接口1的初始位置，实现主动接口1和被动接口2的相互分离。

可以理解，将引导槽681和适配槽453的结构设置为不同具有不同的意义，一方面，如果将引导槽681和适配槽453设置为相同的结构，由于适配槽453本身的槽结构较复杂，这样会增加整个驱动件45的制造成本，对其制造精度要求较高；另一方面，将引导槽681和适配槽453设置为不同的结构，尤其是将适配槽仅设置为轴向槽，能够给主动锁钩41和被动锁钩21紧密连接或者相互分离时产生较大自由度，进而进一步增加主动锁钩41和被动锁钩21连接或分离时的容错率，大幅增加太空操作的成功率。

请继续参阅图1和图4，主动底盘6固定在子镜模块10的桁架101的外壁上，在另一种可替换的实施方式中，主动底盘6为子镜模块10的桁架101，此时电机71和电机密封套72容置在桁架101的空腔内，并与调节装置103互不干涉，这样设置的好处在于，能够进一步缩小子镜模块上的接口的占用空间。

请继续参阅图4，主动接口1的电连接模块5设置在主动锁钩41的锁紧部412靠近被动接口的一面上。相应的，被动接口2的电连接模块5设置在被动底盘柱22靠近主动接口1的一面上。

请继续参阅图2，被动锁钩21与被动底盘柱22固定连接，在一种优选的实施方式中，被动锁钩21远离锁钩的一端与被动接口2的对接壳3的内壁凸起部分用螺钉固定连接，被动锁钩21远离被动底盘柱22的一侧上设置有与主动锁钩41的钩锁4121相匹配的同构锁钩211，同构锁钩211与主动锁钩41的钩锁4121异体同构，位置相互匹配，便于主动锁钩41和被动锁钩21的连接与松开。

进一步的，主动锁钩41的锁紧部412布设有四个钩锁4121，四个钩锁4121采用90°旋转对称设计，相应的，被动锁钩21上也布设有四个同构锁钩211，四个同构锁钩211采用90°旋转对称设计。

进一步的，钩锁4121或者同构锁钩211的形状大致呈“厂”字状，且径向平面中靠近轴心的一端的轴向高度高于远离轴心的一端的轴向高度，以进一步增加两个接口连接时的紧密度。

下面对两个子镜模块10间的连接和分离过程做进一步说明，以方便更好地理解本发明提及的空间望远镜的子镜对接接口。

使用本发明的对接接口进行子镜模块10间装配连接的主要过程分为对接前、对接、锁紧、分离四个阶段。

对接前阶段：在对接前阶段，主动接口1和被动接口2分别安装在两个子镜模块10上，主动接口1的主动锁钩41处于缩回复位状态，分设在两个子镜模块10上的主动接口1和被动接口2处于自由对接状态。

对接阶段：对接阶段开始，在其他装置的作用下，例如机械臂抓取一个子镜模块10，使一个子镜模块10上的主动接口1与另一个子镜模块10上的被动接口2靠近，使得分设于两个子镜模块上的对接壳3间基本契合。

锁紧阶段：两个对接壳3基本契合后，锁定阶段开始，电机71启动其输出端的直齿齿轮与驱动件45的内齿轮啮合，带动驱动件45旋转，凸轮68由于与主动底盘6固定而处于静止状态，驱动销42与主动锁钩41用螺母44固连。且驱动销42的一端与驱动件45的适配槽453的槽口配合连接，进而允许主动锁钩41轴向移动，驱动销42的另一端与滚子43连接，滚子43与凸轮68的引导槽681配合连接，限制了主动锁钩41旋转上升的角度与距离，最终使得驱动销42的一端在驱动件45的适配槽453内移动，另一端在凸轮68的引导槽681内沿预定位置运动，进而带动主动锁钩41在对接方向上完成“旋转上升—收缩咬合” 过程，实现主动锁钩41与被动锁钩21的紧密配合连接，收缩咬合过程不仅使主动接口1与被动接口2紧密连接，也能修正两个对接壳3在对接阶段契合存在的微小误差，并完成两个电连接模块5的连接，从而实现主动接口1和被动接口2的机械、电气的连接。

分离阶段：当子镜模块10需要维修和升级时，对接接口需要解锁，通过电机71反转驱动主动锁钩41沿锁紧路径缩回完成解锁过程，此时主动接口1和被动接口2可以自由分离。

可以理解，上文对于两个子镜模块间的连接松离的方式做了详细说明，尤其是一个主动接口与一个被动接口连接与松离的方式。对于两个子镜模块间一个是主动接口，另一个也是主动接口的连接松离的方式，其与主动接口与被动接口的连接松离方式相同，仅需使得其中一个主动接口不启动驱动装置即可，此时该主动接口与被动接口的作用相同。

当然，本发明还提供一种用于空间望远镜子镜对接结构的主动结构，该主动结构与空间望远镜子镜对接结构中的主动结构的结构相同，具体不再赘述。

当然，本发明还提供一种空间望远镜地面模拟装调***，该模拟装调***用于在地面模拟太空的空间望远镜子镜对接，包括子镜对接结构，其结构与空间望远镜子镜对接结构相同，具体不再赘述。

以上对本发明的方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

在整篇说明书中提到“一个实施例”、“实施例”或“具体实施例”意指与结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中，并且不一定在所有实施例中。因而，在整篇说明书中不同地方的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”或“在具体实施例中”的各个表象不一定是指相同的实施例。此外，本发明的任何具体实施例的特定特征、结构或特性可以按任何合适的方式与一个或多个其他实施例结合。应当理解 本文所述和所示的发明实施例的其他变型和修改可能是根据本文教导的，并将被视作本发明精神和范围的一部分。

还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。

另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制。此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。

Claims (10)

1.一种用于空间望远镜的对接结构，包括设置在第一件上的第一接口，用于与第二件的第二接口连接松离，其特征在于：

所述第一接口包括中空的对接壳，主动锁紧模块，主动底盘柱，驱动装置和用与第二接口电连接的电连接模块，所述对接壳固定在所述主动底盘柱上，所述主动锁紧模块容置在所述对接壳内并与所述电连接模块固定连接，所述驱动装置相对固定于所述主动底盘柱并与所述主动锁紧模块传动连接；其中，

所述主动锁紧模块包括设于对接壳内的驱动件，相对固定于驱动件外壁的轴承，和套设在所述驱动件和所述主动底盘柱间的主动组件；

所述轴承的外壁与所述对接壳相对固定，内壁与所述驱动件相对固定；

所述主动组件一端设置在所述驱动件的适配槽内，一端设置在所述主动底盘柱上与所述适配槽匹配的引导槽内；

所述驱动件的内壁与所述驱动装置齿轮传动，用以带动所述主动组件选择性地与所述第二接口连接松离。

2.根据权利要求1所述的用于空间望远镜的对接结构，其特征在于，所述主动底盘柱包括固定连接的主动底盘和凸轮，所述凸轮上设置有适配槽，其中，

所述凸轮，主动组件，驱动件和轴承与所述主动底盘同轴设置，所述驱动装置与所述驱动件连接的输出端与所述主动底盘偏心设置；

所述凸轮与所述驱动装置的输出端互不干涉。

3.根据权利要求2所述的用于空间望远镜的对接结构，其特征在于，所述凸轮靠近所述主动底盘的一侧的外壁向内凹陷，用于使所述凸轮与所述驱动装置的输出端互不干涉。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的用于空间望远镜的对接结构，其特征在于，所述对接壳的内壁靠近所述主动底盘柱的一侧设置有缺口，所述轴承部分容置在所述缺口内与所述对接壳的内壁过盈连接，其中，

所述主动锁紧模块还包括轴承挡圈，所述轴承挡圈容置在所述缺口内，所述轴承挡圈的一侧与所述轴承抵接，另一侧与所述主动底盘柱抵接。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的用于空间望远镜的对接结构，其特征在于，

所述适配槽与所述引导槽的结构不同；

所述适配槽沿轴向设置，所述引导槽被设置为用于使得所述主动组件沿设定轨迹运动；

所述引导槽和所述适配槽在轴向的尺寸相同且相互对应。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的用于空间望远镜的对接结构，其特征在于，所述第一件为子镜模块，所述子镜模块包括桁架、镜面和调节装置，所述桁架上设置有至少一个第一接口；

所述调节装置容置在所述桁架内与所述镜面固定连接，所述调节装置被设置为用于调节所述镜面的位置和姿态；其中，

所述主动底盘柱与所述桁架固定连接，或者是所述桁架为所述主动底盘柱；

所述驱动装置容置在所述桁架内与所述调节装置互不干涉，所述驱动装置穿过所述主动底盘柱与所述主动锁紧模块齿轮传动。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的用于空间望远镜的对接结构，其特征在于：

所述主动组件包括主动锁钩和驱动销，所述主动锁钩被设置为用于选择性地与所述第二接口连接松离，所述主动锁钩设置在所述驱动件和所述主动底盘柱间，所述驱动销穿过所述主动锁钩并与所述主动锁钩主动连接，所述驱动销的一端容置在所述适配槽内，另一端容置在所述引导槽内，所述驱动销与所述轴承的内壁互不干涉。

8.根据权利要求7所述的用于空间望远镜的对接结构，其特征在于，所述驱动件的外壁上设置有凸出部，所述凸出部设置在所述适配槽的下方，其中，

所述轴承的内壁与所述凸出部过盈连接。

9.根据权利要求7所述的用于空间望远镜的对接结构，其特征在于，所述主动锁钩包括固定设置的随动部和锁紧部，所述锁紧部设置在所述随动部远离所述主动底盘柱的一侧，所述随动部上设置有使所述驱动销穿过的通孔，所述锁紧部上设置有多个钩锁，并与所述电连接模块固定连接；其中，

所述第二接口与所述第一接口结构不同，所述第二接口包括被动锁钩，被动底盘柱以及与所述第一接口结构相同的所述对接壳和所述电连接模块，所述第二接口的对接壳，所述被动锁钩和所述第二接口的电连接模块均固定在所述被动底盘柱上；所述被动锁钩包括同构锁钩，所述同构锁钩与所述主动锁钩的钩锁为异体同构结构；

或者是所述第二接口与所述第一接口结构相同。

10.一种空间望远镜地面模拟装调***，用于在地面模拟太空中的空间望远镜子镜对接过程，包括如权利要求1-9中任意一项所述的用于空间望远镜的对接结构，其中，

所述第一件和所述第二件中至少一个为子镜模块；

所述第一件和所述第二件中至多一个为操作装置，所述操作装置用于选择性与所述子镜模块连接松离，以带动所述子镜模块运动至预定位置。