刚柔耦合空间折展网系捕获机械手制造技术

本发明专利技术提供一种刚柔耦合空间折展网系捕获机械手，其包括直线驱动组件和捕获收展组件，捕获收展组件沿圆周均布在直线驱动组件四周，直线驱动组件包括丝杠螺母、滚珠丝杠、联轴器、驱动电机、固定座、移动花盘、导柱、支撑架和基座，移动花盘套设在丝杠螺母上，捕获收展组件包括顶端指节、连接指节、转轴、扭簧、底端指节和柔索，顶端指节通过转轴与连接指节转动连接，扭簧套设在转轴上，柔索呈螺旋状依次穿设在各指节中，本发明专利技术通过滚珠丝杠与扭簧驱动各指节运动，柔索和捕获收展组件相配合形成捕获网，仅需单根柔索就能控制捕获网收拢与展开，且能根据需求调节捕获网的伸展半径，具有折展比大、适应性强和捕获空间大等优点。适应性强和捕获空间大等优点。适应性强和捕获空间大等优点。

【技术实现步骤摘要】
刚柔耦合空间折展网系捕获机械手


[0001]本专利技术涉及机械手
，具体涉及一种刚柔耦合空间折展网系捕获机械手。

技术介绍

[0002]空间捕获技术主要应用于航天器或空间站的舱外非合作目标的捕获，因此空间捕获应具备基本的捕获、传感分析功能、灵巧的工作空间，应对不同捕获目标的工作模式、可控的捕获刚度与力度，还需考虑到在轨服务，机器人还需要质量轻、体积小、收展比高且适应真空失重的工作环境。
[0003]目前对于空间捕获主要采用接触式捕获，分为刚性连接捕获和柔性连接捕获，刚性连接捕获主要采用机械臂和末端机械手结合的方式抓取捕获。刚性连接捕获方式研究较为成熟，但是结构较为复杂，质量和体积较大，极大地增加了航天器运输负担，此外，目前研究成熟的刚性捕获机构大多用来进行空间合作目标的捕获。柔性连接捕获则由飞网、绳系装置、柔性夹持机构等捕获方式，该捕获方式通常具有结构简单、成本低、捕获空间大、具有良好的目标适应性等优点，但无法满足刚性要求，因此，有必要设计一种刚柔耦合空间折展网系捕获机械手。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种刚柔耦合空间折展网系捕获机械手，通过滚珠丝杠与扭簧驱动指节运动，且柔索呈螺旋式穿设在各指节中，仅需单驱动控制捕获收展组件的收拢与展开，实现机械手的变刚度性和单向连续性，采用刚性直线驱动和柔性捕获收展组合设置，具有较强的适应性、柔顺性的同时还具有刚性，且能根据实际应用需求装配成任意数量的指节，扩展性、易换性好。
[0005]本专利技术提供了一种刚柔耦合空间折展网系捕获机械手，其包括直线驱动组件和捕获收展组件，所述捕获收展组件沿圆周均布在所述直线驱动组件四周，所述直线驱动组件，其包括丝杠螺母、滚珠丝杠、联轴器、驱动电机、固定座、移动花盘、导柱、支撑架和基座，所述丝杠螺母套装在所述滚珠丝杠上且两者之间螺旋传动，所述滚珠丝杠的第一端通过联轴器与所述驱动电机连接，所述驱动电机设置在所述基座上，所述滚珠丝杠的第二端设置在所述固定座上，所述移动花盘套设在所述丝杠螺母上，所述导柱沿圆周均布在所述滚珠丝杠四周，所述导柱的第一端与所述支撑架连接，且所述支撑架设置在所述固定座下方，所述导柱的第二端穿过所述移动花盘上的导向孔并固定在所述基座上；所述捕获收展组件，其包括顶端指节、连接指节、转轴、扭簧、底端指节和柔索，所述顶端指节的顶端为弧形面，所述顶端指节的底部通过转轴与所述连接指节的顶部转动连接，所述扭簧套设在所述转轴上，且所述扭簧的两端分别插入在所述连接指节的铰接孔中，多个所述连接指节沿直线排列，且各所述连接指节间通过所述转轴转动连接，且所述转轴上均设置有所述扭簧，所述底端指节的底部与所述移动花盘的铰接口转动连接，所述顶端指节、连接指节和底端指节的中部均开设有柔索通孔，所述柔索的第一端固定在所述顶端指节上，所述柔索的第二端呈
螺旋状依次穿过呈圆周阵列的所述顶端指节、连接指节和底端指节的柔索通孔并固定在所述移动花盘上。所述柔索和沿所述移动花盘圆周设置的各捕获收展组件配合设置形成捕获网，通过单根所述柔索的拉紧或放松控制所述捕获网的收拢或伸展，且能根据需求调节所述捕获收展组件伸展所形成捕获网的伸展半径。
[0006]可优选的是，每个所述柔索通孔中均设置有柔索铜套。
[0007]可优选的是，所述移动花盘的周侧交错设置有导向孔和铰接口。
[0008]可优选的是，相邻指节之间连接的所述扭簧安装方向为所述捕获收展组件中心方向，使所述捕获收展组件单向连续运动。
[0009]可优选的是，所述移动花盘铜套引脚上扭簧的安装方向为所述捕获收展组件外侧，驱动所述捕获收展组件向外伸展。
[0010]可优选的是，捕获机械手处于非工作状态时，所述移动花盘位于所述滚珠丝杠底部，所述柔索收紧，所述扭簧受力增大，所述顶端指节、连接指节和底端指节均向内收紧，所述捕获收展组件向内收拢。
[0011]可优选的是，捕获机械手处于工作状态时，所述驱动电机通过联轴器带动所述滚珠丝杠转动，与所述丝杠螺母连接的移动花盘向上移动，所述柔索松开，所述扭簧受力减小，所述顶端指节、连接指节和底端指节均向外展开，各所述捕获收展组件伸展形成捕获网。
[0012]可优选的是，所述支撑架为十字形结构，与所述导柱相配合将所述支撑架与所述移动花盘之间的空间分割成四个菱形空间，所述捕获收展组件收拢时容纳在所述菱形空间内。
[0013]可优选的是，捕获机械手处于工作状态时，所述滚珠丝杠通过丝杠螺母带动所述移动花盘上升，从而使所述捕获收展组件中各指节向外伸展，所述移动花盘上的扭簧驱动所述捕获收展组件向外伸展。
[0014]可优选的是，检测到目标后，所述柔索收紧，所述捕获收展组件包络住目标物体，所述扭簧受压变形，各指节间的角度改变，螺旋式安装的所述柔索与所述捕获收展组件形成捕获网，与可变刚度的指节配合包络目标。
[0015]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：
[0016]1.本专利技术刚柔耦合空间折展网系捕获机械手，通过滚珠丝杠与扭簧驱动各指节运动，柔索呈螺旋式穿设在各指节的柔索通孔中，柔索和捕获收展组件相配合形成捕获网，仅需单根柔索就能控制捕获网收拢与展开，且能根据需求调节捕获网的伸展半径，实现机械手的变刚度性和单向连续性。
[0017]2.本专利技术刚柔耦合空间折展网系捕获机械手，采用刚性直线驱动和柔性捕获收展组合设置，具有较强的适应性、柔顺性的同时还具有刚性，且能根据实际应用需求装配成任意数量的指节，扩展性、易换性好。
[0018]3.本专利技术刚柔耦合空间折展网系捕获机械手，直线驱动组件中支撑架与导柱组合设置，使捕获收展组件收拢后设置在支撑架内，具有折展比大、质量小、适应性强和捕获空间大等的优点，减轻航天器运输负担。
附图说明
[0019]图1是本专利技术刚柔耦合空间折展网系捕获机械手的整体结构示意图；
[0020]图2是本专利技术刚柔耦合空间折展网系捕获机械手的正视图；
[0021]图3是本专利技术刚柔耦合空间折展网系捕获机械手的D
‑
D剖视图；
[0022]图4是本专利技术刚柔耦合空间折展网系捕获机械手的A
‑
A剖视图；
[0023]图5是本专利技术刚柔耦合空间折展网系捕获机械手的B
‑
B剖视图；
[0024]图6是本专利技术刚柔耦合空间折展网系捕获机械手展开的工作示意图；
[0025]图7是本专利技术刚柔耦合空间折展网系捕获机械手展开的正视示意图；
[0026]图8是本专利技术刚柔耦合空间折展网系捕获机械手展开的俯视示意图。
[0027]主要附图标记：
[0028]直线驱动组件1，丝杠螺母11，滚珠丝杠12，联轴器13，驱动电机14，固定座15，移动花盘16，导向孔161，铰接口162，导柱17，支撑架18，基座19，捕获收展组件2，顶端指节21，柔索通孔211，连接指节22，转轴23，扭簧24，底端指节25，柔索26，柔索铜套27。
具体实施方式
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种刚柔耦合空间折展网系捕获机械手，其特征在于，其包括直线驱动组件和捕获收展组件，所述捕获收展组件沿圆周均布在所述直线驱动组件四周，所述直线驱动组件，其包括丝杠螺母、滚珠丝杠、联轴器、驱动电机、固定座、移动花盘、导柱、支撑架和基座，所述丝杠螺母套装在所述滚珠丝杠上且两者之间螺旋传动，所述滚珠丝杠的第一端通过联轴器与所述驱动电机连接，所述驱动电机设置在所述基座上，所述滚珠丝杠的第二端设置在所述固定座上，所述移动花盘套设在所述丝杠螺母上，所述导柱沿圆周均布在所述滚珠丝杠四周，所述导柱的第一端与所述支撑架连接，且所述支撑架设置在所述固定座下方，所述导柱的第二端穿过所述移动花盘上的导向孔并固定在所述基座上；所述捕获收展组件，其包括顶端指节、连接指节、转轴、扭簧、底端指节和柔索，所述顶端指节的顶端为弧形面，所述顶端指节的底部通过转轴与所述连接指节的顶部转动连接，所述扭簧套设在所述转轴上，且所述扭簧的两端分别插入在所述连接指节的铰接孔中，多个所述连接指节沿直线排列，且各所述连接指节间通过所述转轴转动连接，且所述转轴上均设置有所述扭簧，所述底端指节的底部与所述移动花盘的铰接口转动连接，所述顶端指节、连接指节和底端指节的中部均开设有柔索通孔，所述柔索的第一端固定在所述顶端指节上，所述柔索的第二端呈螺旋状依次穿过呈圆周阵列的所述顶端指节、连接指节和底端指节的柔索通孔并固定在所述移动花盘上；所述柔索和沿所述移动花盘圆周设置的各捕获收展组件配合设置形成捕获网，通过单根柔索的拉紧或放松控制所述捕获网收拢或伸展，且能调节所述捕获收展组件伸展所形成捕获网的伸展半径。2.根据权利要求1所述的刚柔耦合空间折展网系捕获机械手，其特征在于，每个所述柔索通孔中均设置有柔索铜套。3.根据权利要求1所述的刚柔耦合空间折展网系捕获机械手，其特征在于，所述移动花盘的周侧交错设置有导...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩博，刘枫，江源，张嘉川，董晋铭，李少哲，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：