RU181772U1 - Специализированное захватное устройство для манипулятора космического назначения - Google Patents
Специализированное захватное устройство для манипулятора космического назначения Download PDFInfo
- Publication number
- RU181772U1 RU181772U1 RU2018106989U RU2018106989U RU181772U1 RU 181772 U1 RU181772 U1 RU 181772U1 RU 2018106989 U RU2018106989 U RU 2018106989U RU 2018106989 U RU2018106989 U RU 2018106989U RU 181772 U1 RU181772 U1 RU 181772U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gripper
- gripping
- base point
- specialized
- gripping device
- Prior art date
Links
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 108091027981 Response element Proteins 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/64—Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Специализированное захватное устройство относится к космической технике, а именно к средствам и инструментам внекорабельной деятельности. Специализированное захватное устройство предназначено для захвата, удержания, ориентации и освобождения свободнолетающих космических объектов и взаимодействует с соответствующими ему ответными элементами, установленными на наружной поверхности космических объектов: такелажным элементом и базовой точкой.Предлагаемое захватное устройство состоит из корпуса, втулок с линейными и винтовыми пазами с переменным углом подъема, головки захвата со штоком, управляющим положениями защелок, выравнивающими лепестками, независимого механизма сочленения электроразъемов, а также волнового редуктора, бесколлекторного двигателя, датчиков, характеризующих положения захватного устройства.Этапы взаимодействия захватного устройства с базовой точкой благодаря конструктивным особенностям захватного устройства позволяют реализовать такие фазы, как предварительный захват, позволяющий не потерять полезный груз в случае нештатной ситуации, фиксацию базовой точки, установленной на полезном грузе, и расстыковку собственными усилиями захватного устройства без использования манипулятора.
Description
Специализированное захватное устройство относится к космической технике, а именно к средствам и инструментам внекорабельной деятельности. Специализированное захватное устройство предназначено для захвата, удержания, ориентации и освобождения свободнолетающих космических объектов, и взаимодействует с соответствующими ему ответными элементами: такелажным элементом или базовой точкой.
Известно захватное устройство (патент США №4955654) манипулятора Canadarm2. Захватное устройство (ЗУ) представляет собой электромеханическое устройство с исполнительным механизмом для осуществления захвата и фиксации такелажного элемента. Исполнительный механизм выполнен в виде сборки из трех тросов. Один конец каждого из трех захватных тросов присоединен к цилиндрическому корпусу ЗУ, в то время как другой соединен с внутренним поворотным кольцом, формируя ловушку для захватного штыря. Когда штырь такелажного элемента (ТЭ) попадает в зону захвата, внутреннее поворотное кольцо поворачивается приводом на угол 80°, затягивая тросы вокруг штыря ТЭ. На заключительном этапе стыковки происходит ужесточение стыка путем подтягивания ЗУ до совмещения соединительных фланцев. Недостатками данного захватного устройства является отсутствие фазы предзахвата и большие габаритные размеры ЗУ.
Известно захватное устройство европейского манипулятора ERA [1]. В механизм захвата входят три защелки в форме крюков, которые через рычажное звено подсоединены к подвижной платформе. Крюки находятся в подпружиненном состоянии за счет винтовых пружин. При контакте с препятствием защелка утапливается, преодолевая силу сопротивления пружин. После сцепки защелок с ответным фланцем такелажного элемента механизм захвата движением подвижной платформы подтягивает соединяемые фланцы, выравнивает их и при дальнейшем движении платформы стыкует электроразъемы и ужесточает соединение. Недостатками данного захватного устройства является отсутствие фазы предзахвата и малые значения допустимых рассогласований взаимного относительного положения ЗУ с ТЭ.
За прототип выбрано активное устройство фиксации полезного груза преимущественно к корпусу находящегося на орбите космического корабля (патент РФ №2583993). Устройство состоит из корпуса, выравнивающих рычагов и выдвижной штанги, снабженной приводом с шариковинтовой парой, головки с защелками, установленной на конце штанги и датчиков касания и положения защелок. На стыковочной плоскости корпуса установлены профилированные выравнивающие лепестки, выдвижная штанга выполнена в виде шариковинтовой пары, приводимой в движение внешним приводом (например, приводом сменного инструмента манипулятора ERA). Управляемые защелки головки захвата снабжены элементами фиксации положения, в кинематической цепи привода установлена тормозная муфта для фиксации полезного груза в обесточенном состоянии.
Активное устройство фиксации функционирует в следующей последовательности:
- сближение с пассивным устройством фиксации (базовой точкой), головка находится в «конечном» втянутом положении, защелки головки выставлены;
- контакт выравнивающих лепестков на корпусах обоих устройств с последующим скольжением лепестков относительно друг друга;
- выдвижение головки до «исходного» положения, прощелкивание защелок;
- фиксация базовой точки втягиванием головки до «конечного» положения.
Расстыковка устройства с пассивным устройством фиксации производится в обратной последовательности.
Недостатками данного устройства являются отсутствие фазы предварительного захвата базовой точки, что может привести к потере полезного груза в случае нештатной ситуации, наличие шариковинтовой пары, требующей дополнительной установки нормальнозамкнутого тормоза, расстыковка устройства усилиями манипулятора.
Задачами предложенной полезной модели являются создание специализированного захватного устройства и соответствующей ему базовой точки такелажного элемента, позволяющих осуществлять стыковку и последующую фиксацию при наличии погрешностей позиционирования и ориентации, при этом фиксация базовой точки при нештатном отключении питания должна сохраняться неограниченно долго.
Технический результат - увеличение значений предельно допустимых погрешностей позиционирования и ориентации.
Предлагаемое захватное устройство, в отличие от прототипа, может осуществлять фазу предварительного захвата благодаря конфигурации контактной части выдвижной штанги головки захвата. Существенными признаками, отличающими заявляемую полезную модель от прототипа, являются: наличие втулки с двумя группами винтовых пазов, переменные углы подъема которых соответственно позволяют задать необходимый закон движения головки захвата захватного устройства и последующее удержание базовой точки в зафиксированном состоянии для первой группы пазов и обеспечить автономную стыковку электрических разъемов после устранения механических угловых и линейных рассогласований относительного положения захватного устройства и базовой точки; наличие в активной части захватного устройства независимого механизма сочленения электроразъемов.
На фиг. 1 и фиг 2 изображены захватное устройство в разрезе и развертка винтовых пазов втулки 1. Ключевым элементом захватного устройства является втулка 1, оснащенная двумя группами винтовых пазов с переменным углом подъема. Втулка 1 приводит в поступательное движение пальцевую втулку с игольчатыми подшипниками 2. Втулка с двумя линейными пазами 3, жестко закрепленная на корпусе 4, препятствует повороту пальцевой втулки 2. Таким образом, вращательное движение втулки 1 преобразуется в поступательное движение втулки 2. Вращение передается через втулку 5 от волнового редуктора 6. С жесткого колеса редуктора снимается крутящий момент, гибкое колесо заторможено.
Пальцевая втулка 2 жестко связана с головкой захвата 7. Внутри головки захвата расположен подпружиненный шток 8, с помощью которого ведется управление тремя защелками 9 через тяги 10. На конце штока расположен стопор 11, необходимый для реализации фазы расстыковки. Стопор 11 линейно перемещается внутри втулки 12, жестко связанной с корпусом 4.
На лицевой стороне корпуса расположены три выравнивающих лепестка 13. Три вилки электроразъемов 14 закреплены на независимом механизме сочленения электроразъемов 15, который приводится в действие после осуществления механической стыковки специализированного захватного устройства с базовой точкой, что позволяет добиться увеличения значений допустимых погрешностей позиционирования и уменьшения необходимых усилий для реализации фазы предварительного захвата базовой точки.
В конструкции используется вентильный электродвигатель, статор 16 которого жестко связан с корпусом 4. Ротор 17 передает вращение на волновой генератор редуктора. Управление двигателем ведется с помощью датчика положения ротора, состоящего из кольца с рисками 18 и считывающей головки 19. Положение втулки 1 можно характеризовать с помощью профильного кольца 20, управляющего тремя микропереключателями.
Базовая точка изображена на фиг. 3. Она состоит из лицевого фланца 21, жестко связанного со стаканом 22. На лицевом фланце расположены три розетки электроразъема 23 и три выравнивающих паза.
Этапы взаимодействия захватного устройства с базовой точкой показаны на фиг. 4. Захватное устройство подходит с допустимыми взаимными рассогласованиями к базовой точке, головка захвата находится в положении «готовность к захвату», механизм сочленения электроразъемов утоплен; происходит прощелкивание головки захвата в отверстии базовой точки, тем самым реализуя фазу предварительного захвата; втулка с винтовыми пазами поворачивается до положения «ЗУ закрыто», втягивая головку захвата и реализуя фиксацию базовой точки. Затем выдвигается механизм сочленения электроразъемов. Во время расстыковки втулка с винтовыми пазами поворачивается до положения «ЗУ открыто», механизм сочленения электроразъемов и защелки утапливаются, захватное устройство освобождает базовую точку. Манипулятор перемещает освобожденное захватное устройство из базовой точки.
Задача осуществления стыковки при наличии погрешностей позиционирования и ориентации реализуется конструктивными особенностями головки захвата и базовой точки. Обеспечение стыковки/расстыковки при отклонении сил и моментов от оптимального направления реализуется собственным механизмом фиксации и расстыковки базовой точки, не требующим участия манипулятора в реализации этих этапов. Аварийная механическая расстыковка решается путем установки размыкающей муфты между втулкой 5 и жестким колесом волнового редуктора 6.
Задача фиксации базовой точки при потере питания электродвигателя и осуществление режима самоторможения достигается за счет уменьшения угла подъема винтовых пазов (в пределе до нулевого значения) и низкого обратного КПД волнового редуктора.
Литература:
1 Ракетно-космическая техника, Труды РКК «Энергия». Серия XII. Выпуск 1-2 / под ред. М.Ю. Беляева - Королев, 2015.
Claims (1)
- Специализированное захватное устройство для манипулятора космического назначения, содержащее корпус, выравнивающие лепестки, выдвижную штангу, головку захвата с защелками, преобразователь вращательного движения привода в поступательное движение выдвижной штанги, механизм сочленения электроразъемов, отличающееся тем, что в качестве преобразователя вращательного движения электропривода захватного устройства в поступательное движение выдвижной штанги с головкой захвата используется втулка, жестко закрепленная на корпусе захватного устройства, оснащенная двумя группами винтовых пазов с переменными углами подъема, механизм сочленения электроразъемов расположен в активной части захватного устройства и выполнен независимым.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018106989U RU181772U1 (ru) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | Специализированное захватное устройство для манипулятора космического назначения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018106989U RU181772U1 (ru) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | Специализированное захватное устройство для манипулятора космического назначения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU181772U1 true RU181772U1 (ru) | 2018-07-26 |
Family
ID=62981964
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018106989U RU181772U1 (ru) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | Специализированное захватное устройство для манипулятора космического назначения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU181772U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2802572C1 (ru) * | 2022-10-01 | 2023-08-30 | Николай Николаевич Тютюнник | Андрогинный стыковочный агрегат для космических аппаратов на базе открытой модульной архитектуры |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2213689C2 (ru) * | 2001-07-24 | 2003-10-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Захват |
RU2583993C2 (ru) * | 2014-08-08 | 2016-05-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.Н. Королева" | Активное устройство фиксации полезного груза преимущественно к корпусу находящегося на орбите космического корабля |
US20160332308A1 (en) * | 2012-03-19 | 2016-11-17 | Macdonald Dettwiler & Associates Inc. | Spacecraft capture mechanism |
US9669950B2 (en) * | 2014-05-02 | 2017-06-06 | Macdonald, Dettwiler And Associates Inc. | Spacecraft capture mechanism |
-
2018
- 2018-02-26 RU RU2018106989U patent/RU181772U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2213689C2 (ru) * | 2001-07-24 | 2003-10-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Захват |
US20160332308A1 (en) * | 2012-03-19 | 2016-11-17 | Macdonald Dettwiler & Associates Inc. | Spacecraft capture mechanism |
US9669950B2 (en) * | 2014-05-02 | 2017-06-06 | Macdonald, Dettwiler And Associates Inc. | Spacecraft capture mechanism |
RU2583993C2 (ru) * | 2014-08-08 | 2016-05-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.Н. Королева" | Активное устройство фиксации полезного груза преимущественно к корпусу находящегося на орбите космического корабля |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2802572C1 (ru) * | 2022-10-01 | 2023-08-30 | Николай Николаевич Тютюнник | Андрогинный стыковочный агрегат для космических аппаратов на базе открытой модульной архитектуры |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7992824B2 (en) | Docking system | |
US4738583A (en) | Space spider crane | |
US10578197B2 (en) | Robotic arm and wrist mechanisms | |
EP3268282B1 (en) | On-orbit assembly of communication satellites | |
US8056864B2 (en) | Docking system | |
CA3083132A1 (en) | Low-profile manipulator interface system | |
JP2022542221A (ja) | 放射状ラッチインターフェースシステム | |
CN102363444B (zh) | 一种尾翼横向折叠机构 | |
CN109229432B (zh) | 一种多功能一体化接口组件 | |
RU2583993C2 (ru) | Активное устройство фиксации полезного груза преимущественно к корпусу находящегося на орбите космического корабля | |
US5190392A (en) | Robot-friendly connector | |
RU181772U1 (ru) | Специализированное захватное устройство для манипулятора космического назначения | |
US10882645B2 (en) | Guideless resilient androgynous serial port docking mechanism | |
US11401054B2 (en) | Guideless resilient androgynous serial port docking mechanism | |
US11485522B2 (en) | Guideless resilient androgynous serial port docking mechanism | |
Gelmi et al. | Design of a compact tool exchange device for space robotics applications | |
CN219691649U (zh) | 一种伺服机构自锁装置 | |
CN115072011B (zh) | 一种多臂航天器变拓扑机电一体化对接装置及对接方法 | |
CN110549342A (zh) | 一种末端执行器及目标物的捕获方法 | |
CN110978050A (zh) | 一种可折叠伸缩的空间机械臂 | |
EP4119448B1 (en) | Guideless resilient androgynous serial port docking mechanism | |
US20240200538A1 (en) | Bidirectional energy storage device, robotic joint and robot | |
CN114321131A (zh) | 空间载荷变位用电动螺纹副锁紧装置 | |
Wang et al. | A brief review of the space docking mechanism | |
Man et al. | Research on Integrated Interface Design of Small Modular Spacecraf |