用于太空环境的大型机械手制造技术

用于太空环境的大型机械手，它涉及一种机械手。本发明专利技术为解决现有机械手大多存在着捕获质量小，捕获冲击大，本体质量大，连接精度不高的问题。捕获时，启动第二直流无刷电机通过第二谐波减速器带动小齿轮转动，内齿轮带动捕获力矩传感器转动，从而带动旋转环转动，三根钢丝绳在旋转环的带动下将捕获接口装置上的捕获锥夹紧，即完成捕获；启动第一直流无刷电机通过第一谐波减速器带动主动齿轮转动，被动齿轮带动滚珠丝杠转动，滚珠螺母沿滚珠丝杠向下移动，通过拖动力矩传感器带动捕获装置上的捕获支撑筒向下移动，捕获支撑筒带动上直线轴承和下直线轴承沿导轨向下移动，即完成空间拖动。本发明专利技术用于空间大容差、微重力的环境下捕获空间载荷舱。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机械手。
技术介绍
现有机械臂上的机械手大多存在着捕获质量小(< 100Kg)，捕获冲击大，本体质 量大，连接精度不高等缺点，严重的阻碍了空间机械臂的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决现有机械手大多存在着捕获质量小(< lOOKg)，捕获冲击大，本体质量大，连接精度不高的问题，提供一种用于太空环境的大型机械手。 本专利技术包括捕获接口装置、捕获装置、拖动装置、支撑圆筒、机械手法兰和凸轮定位装置，所述拖动装置、捕获装置和凸轮定位装置上的凸轮定位环由下至上依次设置在支撑圆筒的内腔中，所述拖动装置包括第一直流无刷电机、第一谐波减速器、主动齿轮、被动齿轮、滚珠丝杠、丝杠法兰、滚珠螺母、压縮弹簧、拖动力矩传感器、第一电磁制动器和三个导轨组件，第一 电磁制动器设置在第一直流无刷电机的输入端上，第一谐波减速器的输入端与第一直流无刷电机的输出端连接，第一直流无刷电机固装在支撑圆筒的内壁上，第一谐波减速器上的刚轮通过连接件与第一直流无刷电机下端连接，主动齿轮安装在第一谐波减速器的输出端上，主动齿轮与被动齿轮啮合，被动齿轮安装在滚珠丝杠的输入端上，滚珠丝杠的下端设置在丝杠法兰中，丝杠法兰与支撑圆筒的内壁连接，滚珠螺母与滚珠丝杠螺纹连接，压縮弹簧套装在滚珠螺母上，拖动力矩传感器上的应变梁支撑筒套装在压縮弹簧上，且拖动力矩传感器上的应变梁支撑筒与滚珠螺母连接，滚珠丝杠的上端与捕获装置上的连接筒连接，拖动力矩传感器上的三根应变梁的外侧端面与捕获装置上的捕获支撑筒的内壁连接，三个导轨组件与支撑圆筒的轴线平行设置，且三个导轨组件均布设置在捕获装置上的捕获支撑筒的外壁处，每个导轨组件上的上直线轴承和下直线轴承分别与捕获装置上的捕获支撑筒的外壁连接，每个导轨组件上的上基座和下基座分别与支撑圆筒的内壁连接，机械手法兰与支撑圆筒的下端面连接，捕获接口装置位于凸轮定位装置上的凸轮定位环的上方，且捕获装置上的三根钢丝绳与捕获接口装置上的捕获锥接触，安装在捕获接口装置上的定位凸轮设置在凸轮定位环上的定位槽中。 本专利技术具有以下优点本专利技术利用捕获装置2上三根柔性钢丝绳2-10，通过旋转 环2-9相对于固定环2-8的旋转实现钢丝绳的张开或闭合，进而实现空间载荷舱10的捕 获；本专利技术利用拖动装置3上的滚珠丝杠3-5与滚珠螺母3-7的传动将空间载荷舱10进一 步向支撑圆筒4方向拖动，在凸轮定位装置6上的三个定位凸轮6-2与三个定位槽6-1-1 严密配合的同时，实现了空间载荷舱10上的捕获接口装置1与捕获装置2、拖动装置3、支 撑圆筒4和机械手法兰5的组件精确定位和可靠连接，而且捕获操作是在捕获力矩传感器 2-5的反馈下可靠完成的，拖动操作是在拖动力矩传感器3-9的反馈下可靠完成的，因此， 本专利技术具有捕获质量大(> 40t)，本体质量小，连接精度高等优点，在空间机械臂领域将发4挥巨大的作用。 附图说明 图1是本专利技术的整体结构主剖视图；图2是捕获接口装置1和捕获装置2的连接 结构主剖视图；图3是拖动力矩传感器3-9的结构立体图；图4是捕获接口装置1的结构 立体图；图5是六个冗余平面检测开关组件7、凸轮定位装置6与支撑圆筒4连接位置立体 图；图6是冗余平面检测开关组件7的结构立体图；图7是冗余平面检测开关组件7的结构 立体图(去掉接触开关罩7-6);图8是捕获装置2上的旋转环2-9在未转动时，三根钢丝 绳2-10相对于捕获锥1-2位置的状态图，图9是在旋转环2-9的带动下，三根钢丝绳2-10 收拢并接触捕获锥1-2位置的状态图，图10是三根钢丝绳2-10缠绕住捕获锥1-2的状态 图，图11是本专利技术的工作原理图，即捕获接口装置1刚被捕获装置2捕获后，捕获接口装置 1与支撑圆筒4的上端面存在较大的位移和角度误差的状态图；图12是本专利技术的工作原理 图，即三根钢丝绳2-10锁定捕获接口装置l，縮小了捕获接口装置1与支撑圆筒4的上端面 之间的误差的状态图；图13是本专利技术的工作原理图，捕获接口装置1在拖动装置3和凸轮 定位装置6的作用下，捕获接口装置1与支撑圆筒4的上端面之间的误差完全消除的状态 图；图14是将捕获装置2、拖动装置3、支撑圆筒4和机械手法兰5的组件安装于机械臂11 上，捕获接口装置1安装于空间载荷舱10上的安装位置图。具体实施例方式具体实施方式一 结合图1说明本实施方式，本实施方式包括捕获接口装置1、捕 获装置2、拖动装置3、支撑圆筒4、机械手法兰5和凸轮定位装置6，拖动装置3、捕获装置2 和凸轮定位装置6上的凸轮定位环6-1由下至上依次设置在支撑圆筒4的内腔中，拖动装 置3包括第一直流无刷电机3-l、第一谐波减速器3-2、主动齿轮3-3、被动齿轮3-4、滚珠丝 杠3-5、丝杠法兰3-6、滚珠螺母3-7、压縮弹簧3-8、拖动力矩传感器3_9、第一电磁制动器 3-10和三个导轨组件3-ll，第一电磁制动器3-10设置在第一直流无刷电机3-1的输入端 上，第一谐波减速器3-2的输入端与第一直流无刷电机3-l的输出端连接，第一直流无刷电 机3-1通过连接件固装在支撑圆筒4的内壁上，第一谐波减速器3-2上的刚轮通过连接件 与第一直流无刷电机3-1下端连接，主动齿轮3-3安装在第一谐波减速器3-2的输出端上， 主动齿轮3-3与被动齿轮3-4啮合，被动齿轮3-4安装在滚珠丝杠3-5的输入端上，滚珠丝 杠3-5的下端通过轴承设置在丝杠法兰3-6中，丝杠法兰3-6通过连接件与支撑圆筒4的 内壁连接，滚珠螺母3-7与滚珠丝杠3-5螺纹连接，压縮弹簧3-8套装在滚珠螺母3-7上， 拖动力矩传感器3-9上的应变梁支撑筒3-9-1套装在压縮弹簧3-8上，且拖动力矩传感器 3-9上的应变梁支撑筒3-9-1通过连接件与滚珠螺母3-7连接，滚珠丝杠3-5的上端通过轴 承与捕获装置2上的连接筒2-20连接，拖动力矩传感器3-9上的三根应变梁3-9-2的外侧 端面与捕获装置2上的捕获支撑筒2-12的内壁连接，三个导轨组件3-11与支撑圆筒4的 轴线平行设置，且三个导轨组件3-11均布设置在捕获装置2上的捕获支撑筒2-12的外壁 处，每个导轨组件3-11上的上直线轴承3-11-1和下直线轴承3-11-2分别与捕获装置2上 的捕获支撑筒2-12的外壁连接，每个导轨组件3-11上的上基座3-11-3和下基座3-11-4 分别与支撑圆筒4的内壁连接，机械手法兰5通过连接件与支撑圆筒4的下端面连接，捕获接口装置1位于凸轮定位装置6上的凸轮定位环6-1的上方，且捕获装置2上的三根钢丝 绳2-10与捕获接口装置1上的捕获锥1-2接触，安装在捕获接口装置1上的定位凸轮6-2 设置在凸轮定位环6-1上的定位槽6-1-1中。滚珠丝杠3-5与滚珠螺母3-7传动作为拖动 装置3的传动机构，具有启动力矩小、摩擦小、传动平稳、不易爬行的优点。第一电磁制动器 3-10作为驱动拖动装置3的锁定机构，保证在系统断电以后仍然可以保持拖动状态。第一 电磁制动器3-10的型号为KEB COMBIPERM，第一电磁制动器3_10作为拖动装置3的锁定机 构，保证在拖动装置3断电以后仍然可以保持锁定状态，第一电磁制动器3-10可以在拖动 移动完成时，锁定拖动装置3。第一直流无刷电机3-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于太空环境的大型机械手，所述机械手包括捕获接口装置（１）和捕获装置（２），其特征在于：所述机械手还包括拖动装置（３）、支撑圆筒（４）、机械手法兰（５）和凸轮定位装置（６），所述拖动装置（３）、捕获装置（２）和凸轮定位装置（６）上的凸轮定位环（６－１）由下至上依次设置在支撑圆筒（４）的内腔中，所述拖动装置（３）包括第一直流无刷电机（３－１）、第一谐波减速器（３－２）、主动齿轮（３－３）、被动齿轮（３－４）、滚珠丝杠（３－５）、丝杠法兰（３－６）、滚珠螺母（３－７）、压缩弹簧（３－８）、拖动力矩传感器（３－９）、第一电磁制动器（３－１０）和三个导轨组件（３－１１），第一电磁制动器（３－１０）设置在第一直流无刷电机（３－１）的输入端上，第一谐波减速器（３－２）的输入端与第一直流无刷电机（３－１）的输出端连接，第一直流无刷电机（３－１）固装在支撑圆筒（４）的内壁上，第一谐波减速器（３－２）上的刚轮通过连接件与第一直流无刷电机（３－１）下端连接，主动齿轮（３－３）安装在第一谐波减速器（３－２）的输出端上，主动齿轮（３－３）与被动齿轮（３－４）啮合，被动齿轮（３－４）安装在滚珠丝杠（３－５）的输入端上，滚珠丝杠（３－５）的下端设置在丝杠法兰（３－６）中，丝杠法兰（３－６）与支撑圆筒（４）的内壁连接，滚珠螺母（３－７）与滚珠丝杠（３－５）螺纹连接，压缩弹簧（３－８）套装在滚珠螺母（３－７）上，拖动力矩传感器（３－９）上的应变梁支撑筒（３－９－１）套装在压缩弹簧（３－８）上，且拖动力矩传感器（３－９）上的应变梁支撑筒（３－９－１）与滚珠螺母（３－７）连接，滚珠丝杠（３－５）的上端与捕获装置（２）上的连接筒（２－２０）连接，拖动力矩传感器（３－９）上的三根应变梁（３－９－２）的外侧端面与捕获装置（２）上的捕获支撑筒（２－１２）的内壁连接，三个导轨组件（３－１１）与支撑圆筒（４）的轴线平行设置，且三个导轨组件（３－１１）均布设置在捕获装置（２）上的捕获支撑筒（２－１２）的外壁处，每个导轨组件（３－１１）上的上直线轴承（３－１１－１）和下直线轴承（３－１１－２）分别与捕获装置（２）上的捕获支撑筒（２－１２）的外壁连接，每个导轨组件（３－１１）上的上基座（３－１１－３）和下基座（３－１１－４）分别与支撑圆筒（４）的内壁连接，机械手法兰（５）与支撑圆筒（４）的下端面连接，捕获接口装置（１）位于凸轮定位装置（６）上的凸轮定位环（６－...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭益松，刘宏，刘伊威，介党阳，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]