一种基于索并联构型的太空捕获机器人制造技术

一种基于索并联构型的太空捕获机器人，为3索并联机器人，包括机械抓取机构、运动机构和摄像系统，机械抓取机构为固定在动平台上的机械手，用于抓取太空中漂浮的垃圾；运动机构用于调整动平台的位姿，包括出索机构、喷气装置和激光测距装置，出索机构固定在太空舱外侧，通过三根绳索与动平台连接，喷气装置安装在动平台的背面，向后喷气，保证绳索时刻张紧，与绳索连接处为靶标，通过激光测距仪测量索长，进而得到动平台的位姿；摄像系统为安装在动平台上的高清摄像头，用于获取动平台前方的影像并通过无线传输到控制室；相比于传统空间捕获机器人，该机器人的构型简单，制造成本低，且机械手可以延伸至舱外300米，实现了大范围捕获。

A space acquisition robot based on cable parallel configuration

A capture robot configuration space based on parallel cable, 3 cable parallel robot, including mechanical grab mechanism, movement mechanism and camera system, the mechanicalgrab is fixed on the movable platform of the manipulator, for the floating garbage crawl space; motion mechanism is used for adjusting the moving platform pose, including a device for cable mechanism, jet device and laser ranging, a cable mechanism is fixed on the outer side of the cabin space, connected with the mobile platform through the three rope jet device is installed backwards at the back, the moving platform of the jet, ensure the rope tension moment, and the rope connected to the target, the laser range finder to measure the length of cable, and then get the pose moving platform; camera system mounted on the moving platform for HD camera, used to obtain the moving platform in front of the image and to the control center by wireless transmission; compared to the traditional space trap The robot has the advantages of simple configuration, low manufacturing cost, and the robot can extend to 300 meters outside the cabin, so as to achieve large range acquisition.

【技术实现步骤摘要】
一种基于索并联构型的太空捕获机器人
本专利技术属于机械
，涉及机器人机构，特别涉及一种基于索并联构型的太空捕获机器人。
技术介绍
在地球的周围漂浮着许多的太空垃圾，主要为发生故障或超过服役年限的人造卫星，还有发射失败未进入轨道的卫星。随着时间的推移，这些太空垃圾越来越多，一旦撞击其他卫星，将会带来严重的后果。另外，对于一些需要回收的目标飞行器，也需要采用太空机器人进行捕获。目前，各国的空间研究机构已经研制出一些太空捕获机器人，在太空中捕获废旧的卫星，将其回收。典型的空间捕获机器人是串联机构的空间机械臂，加拿大MDRobotic公司研制的空间机械臂SSRMS长15.2m，包括类似于人体手臂的肩关节、肘关节和腕关节；美国最早研制的空间机器人FTS将两个机械臂固定在一个支架上；欧空局在1986年研制了一种用于抓取物体和装配的小型六轴机器人ROTEX，之后又研制了服务于空间站的7个关节的欧洲臂ERA；日本“希望号”实验舱上的机械臂是由长约10米的机械臂组成的，以此来代替太空舱外的实验装置。上述机械臂的作业范围最大只能达到十几米，难以实现太空垃圾的大范围捕获，且操作复杂，效率低下。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于索并联构型的太空捕获机器人，相比于传统的串联机器人，索并联机器人具有作业空间大，运动部件惯量小，结构简单，制造成本低等优点，在航空航天领域具有广阔的应用前景；本专利技术结构简单，具有很大的作业空间，可实现太空垃圾或目标飞行器的大范围捕获。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于索并联构型的太空捕获机器人，为3索并联机器人，包括机械抓取机构、运动机构和摄像系统，其特征在于：所述机械抓取机构为固定在动平台8上的机械手9，用于抓取太空中漂浮的垃圾；所述运动机构用于调整动平台8的位姿，包括出索机构4、喷气装置10和激光测距装置3，出索机构4固定在太空舱1外侧，通过三根绳索5与动平台8连接，喷气装置10安装在动平台8的背面，向后喷气，保证绳索5时刻张紧，与绳索5连接处为靶标6，通过激光测距仪3测量索长，进而得到动平台8的位姿；所述摄像系统为安装在动平台8上的高清摄像头7，用于获取动平台8前方的影像并通过无线传输到控制室。所述三根绳索5在太空舱1一端的连接点构成等边三角形结构，在动平台8一端的连接点也构成等边三角形结构，使该机器人的工作性能处于最优。所述出索机构4为三个，分别与三根绳索5连接，包括电机11、减速箱12、卷筒13、箱体2以及出索滑轮，其中，箱体2固定在太空舱1外侧，绳索5缠绕在卷筒13上，经出索滑轮后与动平台8连接，电机11通过减速箱12与卷筒13连接，通过减速箱12将运动传递至卷筒13，从而控制绳索5的收放。所述电机11和喷气装置10的控制系统相连，喷气装置10始终开启，使绳索5保持张紧状态，通过调节绳索5的长度来改变动平台8的位置，当三个电机11同时带动卷筒13收缩绳索5时，动平台8被拉回太空舱1，当三个电机11同时带动卷筒13释放绳索5时，由于喷气装置10产生的推力，动平台8将远离太空舱1，相应地，通过改变电机11的转动，实现实时地改变动平台8位置。所述激光测距仪3安装在出索机构4上，通过动平台8上的靶标6实时获取索长，进而确定动平台8的位置。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)相比于传统的空间机械臂，结构简单，运动部件惯量小，作业空间大，机械手可延伸至舱外300米，极大地增加了捕获太空垃圾的能力，提高了效率。(2)装有激光测距装置，可精确获取动平台的位置并实时调整。(3)动平台上安装了高清摄像头，可以将动平台前方的影像通过无线传输到控制室，便于舱内宇航员操作，安全可靠。附图说明图1是本专利技术结构示意图。图2是本专利技术出索机构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例详细说明本专利技术的实施方式。本专利技术基于索并联构型的太空机器人，用于抓取太空中漂浮的垃圾，为3索并联机器人，包括机械抓取机构，运动机构和摄像系统。如图1所示，机械抓取机构为固定在动平台8上的机械手9，用于抓取太空中漂浮的垃圾。运动机构用于调整动平台8的位姿，包括出索机构4、喷气装置10和激光测距装置3，出索机构4固定在太空舱1外侧，通过三根绳索5与动平台8连接，三根绳索5在太空舱1一端的连接点构成等边三角形结构，在动平台8一端的连接点也构成等边三角形结构，使该机器人的工作性能处于最优。喷气装置10安装在动平台8的背面，向后喷气，保证绳索5时刻张紧，具有三个平动自由度。动平台8与绳索5连接处为靶标6，出索机构4上安装有激光测距仪3，通过激光测距仪3可测量索长，进而得到动平台8的位姿。摄像系统为安装在动平台8上的高清摄像头7，用于获取动平台8前方的影像并通过无线传输到控制室，便于舱内宇航员操作。本专利技术出索机构4为三个，分别与三根绳索5连接，包括电机11、减速箱12、卷筒13、箱体2以及出索滑轮，其中，箱体2固定在太空舱1外侧，电机11、减速箱12、卷筒13可固定设置在箱体2内，绳索5缠绕在卷筒13上，经出索滑轮后与动平台8连接，如图2所示，电机11通过减速箱12与卷筒13连接，通过减速箱12将运动传递至卷筒13，从而控制绳索5的收放。本专利技术可将电机11和喷气装置10的控制系统相连，喷气装置10始终开启，使绳索5保持张紧状态，通过调节绳索5的长度来改变动平台8的位置，当三个电机11同时带动卷筒13收缩绳索5时，动平台8被拉回太空舱1，当三个电机11同时带动卷筒13释放绳索5时，由于喷气装置10产生的推力，动平台8将远离太空舱1，相应地，通过改变电机11的转动，可以实时地改变动平台8位置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于索并联构型的太空捕获机器人，为3索并联机器人，包括机械抓取机构、运动机构和摄像系统，其特征在于：所述机械抓取机构为固定在动平台(8)上的机械手(9)；所述运动机构用于调整动平台(8)的位姿，包括出索机构(4)、喷气装置(10)和激光测距装置(3)，出索机构(4)固定在太空舱(1)外侧，通过三根绳索(5)与动平台(8)连接，喷气装置(10)安装在动平台(8)的背面，向后喷气，保证绳索(5)时刻张紧，与绳索(5)连接处为靶标(6)，通过激光测距仪(3)测量索长，进而得到动平台(8)的位姿；所述摄像系统为安装在动平台(8)上的高清摄像头(7)，用于获取动平台(8)前方的影像并通过无线传输到控制室。

【技术特征摘要】
1.一种基于索并联构型的太空捕获机器人，为3索并联机器人，包括机械抓取机构、运动机构和摄像系统，其特征在于：所述机械抓取机构为固定在动平台(8)上的机械手(9)；所述运动机构用于调整动平台(8)的位姿，包括出索机构(4)、喷气装置(10)和激光测距装置(3)，出索机构(4)固定在太空舱(1)外侧，通过三根绳索(5)与动平台(8)连接，喷气装置(10)安装在动平台(8)的背面，向后喷气，保证绳索(5)时刻张紧，与绳索(5)连接处为靶标(6)，通过激光测距仪(3)测量索长，进而得到动平台(8)的位姿；所述摄像系统为安装在动平台(8)上的高清摄像头(7)，用于获取动平台(8)前方的影像并通过无线传输到控制室。2.根据权利要求1所述基于索并联构型的太空捕获机器人，其特征在于，所述三根绳索(5)在太空舱(1)一端的连接点构成等边三角形结构，在动平台(8)一端的连接点也构成等边三角形结构。3.根据权利要求1所述基于索并联构型的太空捕获机器人，其特征在于，所述出索机构(4)为三个，分别与三根绳索(5)连接，包括电机(11)、减速箱(12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐晓强，季益中，侯森浩，田斯慧，崔志伟，项程远，李铁民，姜峣，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11