一种航天器锁紧接口的四爪转换装置

1.本发明涉及一种航天器配套设备，尤其是一种航天器锁紧接口的四爪转换装置，属于航天器锁紧固定技术领域。


背景技术：

2.航天器舱外存在多个闲置的锁紧接口，适宜作为舱外作业平台的扩展。通过把这些锁紧接口转换成为可安装扩展平台的固定点，可以在这些位置搭建舱外扩展平台，对于后续空间站舱外机器人的停泊、舱外实验平台的搭建具有重要的意义。
3.用于把舱外锁紧接口转换为可安装扩展平台的固定点的四爪转换装置需要满足捕抓容差大，锁紧刚度高，可重复锁紧及解锁，无需宇航员出舱协助等要求，但由于舱外锁紧接口形状特殊，目前暂无满足以上要求的装置设计。


技术实现要素：

4.为解决背景技术存在的不足，本发明提供一种航天器锁紧接口的四爪转换装置，它基于闲置的舱外锁紧接口设置四爪转换装置作为搭建扩展平台的固定点，供舱外作业平台的搭建，动力传递效率高，捕抓容差大，操作简单可靠，无需宇航员出舱辅助作业。
5.为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种航天器锁紧接口的四爪转换装置，包括外壳、动力输出机构以及捕抓执行机构，所述外壳包括连接罩、顶盖、护筒及底板，所述连接罩固定在顶盖上端中心位置，连接罩顶端设置安装孔用于扩展平台的连接定位，所述顶盖封盖固定在护筒上端，所述底板封盖固定在护筒下端，底板边缘开设四个通孔用于捕抓执行机构的伸出，所述动力输出机构包括丝杆电机、滑块及导向杆，所述丝杆电机位于连接罩内与顶盖安装固定，其丝杆同轴伸入所述护筒内部并与滑块中心位置旋接配合，并且其丝杆周围固定设置导向杆，所述滑块对应设置导向孔与所述导向杆滑动配合，所述捕抓执行机构设有四套抓臂均匀环绕在丝杆电机四周，每套所述抓臂包括一字型的连杆一、连杆三、连杆四和v字型的连杆二及爪指，所述连杆一上端与顶盖铰接，所述连杆二一侧支臂端部与连杆一下端铰接，所述连杆四与连杆二另一侧支臂并列排布，所述连杆三一端与连杆二拐角点铰接，连杆三另一端与连杆四上端铰接并一体设置连接片与滑块侧壁对应位置连接固定，连杆二另一侧支臂端部及连杆四下端分别与爪指根端及中间位置铰接，所述爪指尖端设置抓钩并经对应的所述通孔伸出。
6.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的四爪转换装置动力传递效率高，捕抓容差大，爪指的捕抓动作符合舱外锁紧接口的设计，能够自动完成定位，有利于高定位精度定位，锁紧和解锁动作完全由丝杆电机驱动实现，通过滑块在丝杆上的运动控制爪指的张开和收拢，调节爪指的包络范围，便于更好的捕抓到舱外锁紧接口，操作简单可靠，无需宇航员出舱辅助作业，降低了作业难度，具有重复拆装功能，如对接失败可调整后再次装配，四爪转换装置与舱外锁紧接口锁紧后可作为搭建扩展平台的固定点，将闲置的舱外锁紧接口进行转换实现功能的再次利用，为舱外机器人提供停泊点作为舱外作业平台。
附图说明
7.图1是本发明四爪转换装置的组成结构轴测图；
8.图2是本发明的外壳的第一轴测图；
9.图3是本发明的外壳的第二轴测图；
10.图4是本发明的动力输出机构的轴测图；
11.图5是本发明的动力输出机构中滑块的轴测图；
12.图6是本发明的捕抓执行机构的轴测图；
13.图7是本发明的捕抓执行机构中抓臂的轴测图；
14.图8是本发明配套的舱外锁紧接口的轴测图；
15.图9是图8的俯视图；
16.图10是本发明四爪转换装置与舱外锁紧接口捕抓过程中的轴测图；
17.图11是本发明四爪转换装置与舱外锁紧接口捕抓完成后的轴测图；
18.图12是本发明四爪转换装置与舱外锁紧接口捕抓时的内部结构轴测图。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.如图1～图7所示，一种航天器锁紧接口的四爪转换装置，包括外壳、动力输出机构以及捕抓执行机构。
21.结合图2～图3所示，所述外壳包括连接罩11、顶盖12、护筒13及底板14。所述连接罩11固定在顶盖12上端中心位置用于丝杆电机21的罩设，同时连接罩11顶端设置安装孔111用于扩展平台的连接定位，所述顶盖12封盖固定在护筒13上端，所述底板14封盖固定在护筒13下端，底板14边缘开设四个通孔141用于捕抓执行机构的伸出。
22.进一步的，顶盖12和底板14与护筒13分别采用螺钉固定，为便于螺钉安装时孔位的对正，顶盖12与护筒13上端面通过销钉一121进行定位，底板14与护筒13下端面通过销钉二143进行定位，这样使顶盖12能够以所述销钉一121为轴相对护筒13进行旋转，使底板14能够以销钉二143为轴相对护筒13进行旋转，当其中一处螺钉固定后，其余螺钉的孔位自然对正，方便螺钉的安装。
23.结合图1、图4～图5所示，所述动力输出机构包括丝杆电机21、滑块23及导向杆25，所述丝杆电机21位于连接罩11内与顶盖12安装固定，其丝杆同轴伸入所述护筒13内部并与滑块23中心位置旋接配合，并且其丝杆周围固定设置导向杆25，所述滑块23对应设置导向孔与所述导向杆25滑动配合。
24.进一步的，为限制滑块23的上下移动范围，进一步控制捕抓执行机构的张开和收拢程度，调节包络范围，动力输出机构位于滑块23上下两侧还配合设置上限位块22和下限位块24，所述上限位块22与顶盖12贴靠固定并设有通道供丝杆电机21的丝杆穿过，所述下限位块24与底板14贴靠固定并与丝杆电机21的丝杆转动连接。其中，丝杆电机21宜选择57系列丝杆步进电机。
25.结合图6～图7所示，所述捕抓执行机构设有四套抓臂均匀环绕在丝杆电机21四周。每套所述抓臂包括一字型的连杆一31、连杆三33、连杆四34和v字型的连杆二32及爪指35。所述连杆一31上端与顶盖12铰接，所述连杆二32一侧支臂端部与连杆一31下端铰接，所述连杆四34与连杆二32另一侧支臂并列排布，所述连杆三33一端与连杆二32拐角点铰接，连杆三33另一端与连杆四34上端铰接并一体设置连接片331与滑块23侧壁对应位置连接固定，连杆二32另一侧支臂端部及连杆四34下端分别与爪指35根端及中间位置铰接，所述爪指35尖端设置抓钩并经对应的所述通孔141伸出。
26.如图8～图9所示，为所述四爪转换装置配套设置的舱外锁紧接口40的优选结构，所述舱外锁紧接口40为圆台状壳体且其侧壁沿周向加工有与四根爪指35尖端配合的捕抓槽口401，通过捕抓执行机构四根爪指35的抓取定位能够将四爪转换装置与舱外锁紧接口40进行固定，进一步的，所述捕抓槽口401为尖端朝上的v型槽，能够使四根爪指35自动完成定位，有利于高定位精度定位。
27.如图10～图12所示，本发明的四爪转换装置使用时，与舱外锁紧接口40捕抓安装过程如下：
28.舱外锁紧接口40固定在航天器舱外，四爪转换装置的外壳、动力输出机构及捕抓执行机构在出舱前完成组装，机械臂首先抓取四爪转换装置的外壳对准舱外锁紧接口40并在合适位置停止动作，结合图10所示。
29.然后动力输出机构的丝杆电机21通电工作，驱动滑块23向上运动，捕抓执行机构的连杆三33在滑块23的带动下同时向上运动，动力通过动力输出机构传递到爪指35，四根爪指35在舱外锁紧接口40对应的捕抓槽口401处收拢，舱外锁紧接口40上端面与四爪转换装置外壳的底板14中心紧密接触，完成锁紧动作，结合图11所示。
30.解锁时，丝杆电机21通电反转，驱动滑块23向下运动，捕抓执行机构的连杆三33在滑块23的带动下同时向下运动，动力通过动力输出机构传递到爪指35，四根爪指35张开，舱外锁紧接口40上端面与四爪转换装置外壳的底板14中心脱离，完成解锁动作，结合图12所示。
31.此外，可在舱外锁紧接口40上端面环向均匀加工多个断面为半圆形的、沿径向排布的定位销槽一402，同时在底板14一一对应加工有相同的定位销槽二142，当四爪转换装置与舱外锁紧接口40锁紧时，所述定位销槽二142与所述定位销槽一402拼接成完整的定位销孔，用于实现四爪转换装置和舱外锁紧接口40绕轴向的定位，并且可以增加连接刚度。
32.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
33.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种航天器锁紧接口的四爪转换装置，其特征在于：包括外壳、动力输出机构以及捕抓执行机构，所述外壳包括连接罩(11)、顶盖(12)、护筒(13)及底板(14)，所述连接罩(11)固定在顶盖(12)上端中心位置，连接罩(11)顶端设置安装孔(111)用于扩展平台的连接定位，所述顶盖(12)封盖固定在护筒(13)上端，所述底板(14)封盖固定在护筒(13)下端，底板(14)边缘开设四个通孔(141)用于捕抓执行机构的伸出，所述动力输出机构包括丝杆电机(21)、滑块(23)及导向杆(25)，所述丝杆电机(21)位于连接罩(11)内与顶盖(12)安装固定，其丝杆同轴伸入所述护筒(13)内部并与滑块(23)中心位置旋接配合，并且其丝杆周围固定设置导向杆(25)，所述滑块(23)对应设置导向孔与所述导向杆(25)滑动配合，所述捕抓执行机构设有四套抓臂均匀环绕在丝杆电机(21)四周，每套所述抓臂包括一字型的连杆一(31)、连杆三(33)、连杆四(34)和v字型的连杆二(32)及爪指(35)，所述连杆一(31)上端与顶盖(12)铰接，所述连杆二(32)一侧支臂端部与连杆一(31)下端铰接，所述连杆四(34)与连杆二(32)另一侧支臂并列排布，所述连杆三(33)一端与连杆二(32)拐角点铰接，连杆三(33)另一端与连杆四(34)上端铰接并一体设置连接片(331)与滑块(23)侧壁对应位置连接固定，连杆二(32)另一侧支臂端部及连杆四(34)下端分别与爪指(35)根端及中间位置铰接，所述爪指(35)尖端设置抓钩并经对应的所述通孔(141)伸出。2.根据权利要求1所述的一种航天器锁紧接口的四爪转换装置，其特征在于：所述四爪转换装置配套设置舱外锁紧接口(40)，所述舱外锁紧接口(40)为圆台状壳体且其侧壁沿周向加工有与四根爪指(35)尖端配合的捕抓槽口(401)。3.根据权利要求2所述的一种航天器锁紧接口的四爪转换装置，其特征在于：所述捕抓槽口(401)为尖端朝上的v型槽。4.根据权利要求1或2所述的一种航天器锁紧接口的四爪转换装置，其特征在于：所述动力输出机构位于滑块(23)上下两侧还配合设置上限位块(22)和下限位块(24)，所述上限位块(22)与顶盖(12)贴靠固定并设有通道供丝杆电机(21)的丝杆穿过，所述下限位块(24)与底板(14)贴靠固定并与丝杆电机(21)的丝杆转动连接。5.根据权利要求1所述的一种航天器锁紧接口的四爪转换装置，其特征在于：所述顶盖(12)与护筒(13)采用螺钉固定，顶盖(12)与护筒(13)上端面通过销钉一(121)进行定位。6.根据权利要求1所述的一种航天器锁紧接口的四爪转换装置，其特征在于：所述底板(14)与护筒(13)采用螺钉固定，底板(14)与护筒(13)下端面通过销钉二(143)进行定位。

技术总结
一种航天器锁紧接口的四爪转换装置，涉及一种航天器配套设备。外壳的连接罩固定在顶盖上用于扩展平台的连接定位，顶盖封盖固定在护筒上端，底板封盖固定在护筒下端并开设四个通孔，动力输出机构的丝杆电机位于连接罩内与顶盖安装固定，其丝杆伸入护筒内部与滑块旋接配合，丝杆周围设置导向杆与滑块滑动配合，捕抓执行机构环绕在丝杆电机四周设有四套抓臂，上端与顶盖铰接，中间设置连接片与滑块连接固定，爪指尖端设置抓钩并经对应的通孔伸出。基于闲置的舱外锁紧接口设置四爪转换装置作为搭建扩展平台的固定点，供舱外作业平台的搭建，动力传递效率高，捕抓容差大，操作简单可靠，无需宇航员出舱辅助作业。无需宇航员出舱辅助作业。无需宇航员出舱辅助作业。


技术研发人员：刘阳 郭靖 曹宝石 谢宗武 李德伦 刘宏
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/8/2