專利名稱：用于太空環境的大型機械手的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種機械手。
背景技術：
現有機械臂上的機械手大多存在著捕獲質量小(< 100Kg)，捕獲沖擊大，本體質 量大，連接精度不高等缺點，嚴重的阻礙了空間機械臂的發展。
發明內容
本發明的目的是為解決現有機械手大多存在著捕獲質量小(< lOOKg)，捕獲沖擊
大，本體質量大，連接精度不高的問題，提供一種用于太空環境的大型機械手。 本發明包括捕獲接口裝置、捕獲裝置、拖動裝置、支撐圓筒、機械手法蘭和凸輪定
位裝置，所述拖動裝置、捕獲裝置和凸輪定位裝置上的凸輪定位環由下至上依次設置在支
撐圓筒的內腔中，所述拖動裝置包括第一直流無刷電機、第一諧波減速器、主動齒輪、被動
齒輪、滾珠絲杠、絲杠法蘭、滾珠螺母、壓縮彈簧、拖動力矩傳感器、第一電磁制動器和三個
導軌組件，第一 電磁制動器設置在第一直流無刷電機的輸入端上，第一諧波減速器的輸入
端與第一直流無刷電機的輸出端連接，第一直流無刷電機固裝在支撐圓筒的內壁上，第一
諧波減速器上的剛輪通過連接件與第一直流無刷電機下端連接，主動齒輪安裝在第一諧波
減速器的輸出端上，主動齒輪與被動齒輪嚙合，被動齒輪安裝在滾珠絲杠的輸入端上，滾珠
絲杠的下端設置在絲杠法蘭中，絲杠法蘭與支撐圓筒的內壁連接，滾珠螺母與滾珠絲杠螺
紋連接，壓縮彈簧套裝在滾珠螺母上，拖動力矩傳感器上的應變梁支撐筒套裝在壓縮彈簧
上，且拖動力矩傳感器上的應變梁支撐筒與滾珠螺母連接，滾珠絲杠的上端與捕獲裝置上
的連接筒連接，拖動力矩傳感器上的三根應變梁的外側端面與捕獲裝置上的捕獲支撐筒的
內壁連接，三個導軌組件與支撐圓筒的軸線平行設置，且三個導軌組件均布設置在捕獲裝
置上的捕獲支撐筒的外壁處，每個導軌組件上的上直線軸承和下直線軸承分別與捕獲裝置
上的捕獲支撐筒的外壁連接，每個導軌組件上的上基座和下基座分別與支撐圓筒的內壁連
接，機械手法蘭與支撐圓筒的下端面連接，捕獲接口裝置位于凸輪定位裝置上的凸輪定位
環的上方，且捕獲裝置上的三根鋼絲繩與捕獲接口裝置上的捕獲錐接觸，安裝在捕獲接口
裝置上的定位凸輪設置在凸輪定位環上的定位槽中。 本發明具有以下優點本發明利用捕獲裝置2上三根柔性鋼絲繩2-10，通過旋轉 環2-9相對于固定環2-8的旋轉實現鋼絲繩的張開或閉合，進而實現空間載荷艙10的捕 獲；本發明利用拖動裝置3上的滾珠絲杠3-5與滾珠螺母3-7的傳動將空間載荷艙10進一 步向支撐圓筒4方向拖動，在凸輪定位裝置6上的三個定位凸輪6-2與三個定位槽6-1-1 嚴密配合的同時，實現了空間載荷艙10上的捕獲接口裝置1與捕獲裝置2、拖動裝置3、支 撐圓筒4和機械手法蘭5的組件精確定位和可靠連接，而且捕獲操作是在捕獲力矩傳感器 2-5的反饋下可靠完成的，拖動操作是在拖動力矩傳感器3-9的反饋下可靠完成的，因此， 本發明具有捕獲質量大(> 40t)，本體質量小，連接精度高等優點，在空間機械臂領域將發
4揮巨大的作用。
圖1是本發明的整體結構主剖視圖；圖2是捕獲接口裝置1和捕獲裝置2的連接 結構主剖視圖；圖3是拖動力矩傳感器3-9的結構立體圖；圖4是捕獲接口裝置1的結構 立體圖；圖5是六個冗余平面檢測開關組件7、凸輪定位裝置6與支撐圓筒4連接位置立體 圖；圖6是冗余平面檢測開關組件7的結構立體圖；圖7是冗余平面檢測開關組件7的結構 立體圖(去掉接觸開關罩7-6);圖8是捕獲裝置2上的旋轉環2-9在未轉動時，三根鋼絲 繩2-10相對于捕獲錐1-2位置的狀態圖，圖9是在旋轉環2-9的帶動下，三根鋼絲繩2-10 收攏并接觸捕獲錐1-2位置的狀態圖，圖10是三根鋼絲繩2-10纏繞住捕獲錐1-2的狀態 圖，圖11是本發明的工作原理圖，即捕獲接口裝置1剛被捕獲裝置2捕獲后，捕獲接口裝置 1與支撐圓筒4的上端面存在較大的位移和角度誤差的狀態圖；圖12是本發明的工作原理 圖，即三根鋼絲繩2-10鎖定捕獲接口裝置l，縮小了捕獲接口裝置1與支撐圓筒4的上端面 之間的誤差的狀態圖；圖13是本發明的工作原理圖，捕獲接口裝置1在拖動裝置3和凸輪 定位裝置6的作用下，捕獲接口裝置1與支撐圓筒4的上端面之間的誤差完全消除的狀態 圖；圖14是將捕獲裝置2、拖動裝置3、支撐圓筒4和機械手法蘭5的組件安裝于機械臂11 上，捕獲接口裝置1安裝于空間載荷艙10上的安裝位置圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一 結合圖1說明本實施方式，本實施方式包括捕獲接口裝置1、捕 獲裝置2、拖動裝置3、支撐圓筒4、機械手法蘭5和凸輪定位裝置6，拖動裝置3、捕獲裝置2 和凸輪定位裝置6上的凸輪定位環6-1由下至上依次設置在支撐圓筒4的內腔中，拖動裝 置3包括第一直流無刷電機3-l、第一諧波減速器3-2、主動齒輪3-3、被動齒輪3-4、滾珠絲 杠3-5、絲杠法蘭3-6、滾珠螺母3-7、壓縮彈簧3-8、拖動力矩傳感器3_9、第一電磁制動器 3-10和三個導軌組件3-ll，第一電磁制動器3-10設置在第一直流無刷電機3-1的輸入端 上，第一諧波減速器3-2的輸入端與第一直流無刷電機3-l的輸出端連接，第一直流無刷電 機3-1通過連接件固裝在支撐圓筒4的內壁上，第一諧波減速器3-2上的剛輪通過連接件 與第一直流無刷電機3-1下端連接，主動齒輪3-3安裝在第一諧波減速器3-2的輸出端上， 主動齒輪3-3與被動齒輪3-4嚙合，被動齒輪3-4安裝在滾珠絲杠3-5的輸入端上，滾珠絲 杠3-5的下端通過軸承設置在絲杠法蘭3-6中，絲杠法蘭3-6通過連接件與支撐圓筒4的 內壁連接，滾珠螺母3-7與滾珠絲杠3-5螺紋連接，壓縮彈簧3-8套裝在滾珠螺母3-7上， 拖動力矩傳感器3-9上的應變梁支撐筒3-9-1套裝在壓縮彈簧3-8上，且拖動力矩傳感器 3-9上的應變梁支撐筒3-9-1通過連接件與滾珠螺母3-7連接，滾珠絲杠3-5的上端通過軸 承與捕獲裝置2上的連接筒2-20連接，拖動力矩傳感器3-9上的三根應變梁3-9-2的外側 端面與捕獲裝置2上的捕獲支撐筒2-12的內壁連接，三個導軌組件3-11與支撐圓筒4的 軸線平行設置，且三個導軌組件3-11均布設置在捕獲裝置2上的捕獲支撐筒2-12的外壁 處，每個導軌組件3-11上的上直線軸承3-11-1和下直線軸承3-11-2分別與捕獲裝置2上 的捕獲支撐筒2-12的外壁連接，每個導軌組件3-11上的上基座3-11-3和下基座3-11-4 分別與支撐圓筒4的內壁連接，機械手法蘭5通過連接件與支撐圓筒4的下端面連接，捕獲接口裝置1位于凸輪定位裝置6上的凸輪定位環6-1的上方，且捕獲裝置2上的三根鋼絲 繩2-10與捕獲接口裝置1上的捕獲錐1-2接觸，安裝在捕獲接口裝置1上的定位凸輪6-2 設置在凸輪定位環6-1上的定位槽6-1-1中。滾珠絲杠3-5與滾珠螺母3-7傳動作為拖動 裝置3的傳動機構，具有啟動力矩小、摩擦小、傳動平穩、不易爬行的優點。第一電磁制動器 3-10作為驅動拖動裝置3的鎖定機構，保證在系統斷電以后仍然可以保持拖動狀態。第一 電磁制動器3-10的型號為KEB COMBIPERM，第一電磁制動器3_10作為拖動裝置3的鎖定機 構，保證在拖動裝置3斷電以后仍然可以保持鎖定狀態，第一電磁制動器3-10可以在拖動 移動完成時，鎖定拖動裝置3。第一直流無刷電機3-l的型號為Kit Frameless，第一諧波 減速器3-2的型號為HFUS-20-80-2S0，利用第一直流無刷電機3_1和第一諧波減速器3_2 作為拖動裝置3的拖動驅動機構。主動齒輪3-3和被動齒輪3-4的齒數均為48、模數為2。 滾珠絲杠3-5的型號為SFU3210-4，螺距為10mm。壓縮彈簧3-8有效的減小了拖動裝置3 在拖動過程中的沖擊。
具體實施方式
二 結合圖l和圖3說明本實施方式，本實施方式的拖動力矩傳感器 3-9由應變梁支撐筒3-9-l、三根應變梁3-9-2和三個全橋應變片3_9_3組成，三根應變梁 3-9-2均布設置在應變梁支撐筒3-9-1的外徑上，三根應變梁3-9-2的上端面上粘貼有一個 全橋應變片3-9-3。每個全橋應變片3-9-3用來檢測與其對應的應變梁3-9-2的應變，拖動 力矩傳感器3-9可以有效的檢測拖動力的大小，實現機械手的閉環控制，并且可以檢測出 外加載荷的偏載情況。其它組成及連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖1說明本實施方式，本實施方式的每個導軌組件3-11由 上直線軸承3-ll-l、下直線軸承3-ll-2、上基座3-ll-3、下基座3-11-4和導軌3-11-5組 成，導軌3-11-5的上端穿過上直線軸承3-11-1上的中心孔且設置在上基座3-11-3上的中 心孔內，導軌3-11-5的下端穿過下直線軸承3-11-2上的中心孔且設置在下基座3-11-4上 的中心孔內。上直線軸承3-11-1和下直線軸承3-11-2的型號均為LM10LUU。沿圓周均布 的三個上直線軸承3-11-1和三個下直線軸承3-11-2作為拖動裝置3的支撐機構，具有啟 動力矩小、摩擦小、傳動穩定的優點。其它組成及連接關系與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四結合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
三不同 的是拖動裝置3還增加有直線電位計3-12，直線電位計3-12通過連接件固裝在捕獲裝置2 上的捕獲支撐筒2-12的外壁上。直線電位計3-12的型號為MBW150，該型號的電位計其直 線分辨率可以達到O. Olmm，具有較高的測量精度和重復精度。直線電位計3-12作為拖動裝 置3拖動狀態的測量儀器，可以實時反應出拖動裝置3的拖動位置。其它組成及連接關系 與具體實施方式
三相同。
具體實施方式
五結合圖1、圖2和圖4說明本實施方式，本實施方式的捕獲接口 裝置1由捕獲接口板l-l、捕獲錐l-2、捕獲法蘭l-3、捕獲引導燈1-4和三個連接銷1-5組 成，捕獲錐1-2的上端與捕獲法蘭1-3連接，捕獲法蘭1-3與捕獲錐1-2的組件垂直設置在 捕獲接口板l-l的下端，且捕獲法蘭l-3通過連接件與捕獲接口板l-l的下端面固接，捕獲 引導燈l-4安裝于捕獲錐1-2的下端，至少三個連接銷l-5均布設置在捕獲接口板1-1的 上端面上。捕獲引導燈l-4起捕獲引導作用。捕獲接口裝置l通過至少三個連接銷l-5與 載荷艙10連接。其它組成及連接關系與具體實施方式
四相同。
具體實施方式
六結合圖2說明本實施方式，本實施方式的捕獲裝置2由第二直流無刷電機2-l、第二諧波減速器2-2、小齒輪2-3、內齒輪2-4、捕獲力矩傳感器2_5、薄壁軸 承2-6、連接環2-7、固定環2-8、旋轉環2-9、三根鋼絲繩2_10、轉軸2-ll、捕獲支撐筒2_12、 第二電磁制動器2-13和連接筒2-20組成，第二電磁制動器2-13設置在第二直流無刷電機 2-1的輸入端上，第二諧波減速器2-2的輸入端與第二直流無刷電機2-1的輸出端連接，第 二直流無刷電機2-1和第二諧波減速器2-2設置在捕獲支撐筒2-12內腔的下部，且第二直 流無刷電機2-1通過連接件固裝在捕獲支撐筒2-12的內壁上，第二諧波減速器2-2上的剛 輪通過連接件與捕獲支撐筒2-12的側壁固接，小齒輪2-3安裝在第二諧波減速器2-2的輸 出端上，小齒輪2-3與內齒輪2-4嚙合，內齒輪2-4的上端面與捕獲力矩傳感器2-5的下端 面固接，捕獲力矩傳感器2-5的上端設置在薄壁軸承2-6上的內環中心孔中，薄壁軸承2-6 上的外環設置在連接環2-7的中心孔內，連接環2-7的上端面通過連接件與固定環2-8固 接，連接環2-7和固定環2-8的組件設置在捕獲支撐筒2-12內腔的上部，且連接環2-7通 過連接件與捕獲支撐筒2-12側壁固接，固定環2-8的下端面設有旋轉環安裝槽2-8-1 ，旋轉 環安裝槽2-8-1中裝有旋轉環2-9，且旋轉環2-9的下端與捕獲力矩傳感器2-5的上端面固 接，三根鋼絲繩2-10均布在固定環2-8和旋轉環2-9的內腔中，且每根鋼絲繩2-10的一端 與固定環2-8的內壁固接，每根鋼絲繩2-10的另一端通過轉軸2-11與旋轉環2-9連接，捕 獲接口裝置1上的捕獲錐1-2與三根鋼絲繩2-10連接，連接筒2-20通過連接件與捕獲力 矩傳感器2-5的下端面連接。第二電磁制動器2-13的型號為KEB COMBIPERM，第二電磁制 動器2-13可以在捕獲運動完成時，鎖定整個捕獲裝置2，防止捕獲接口裝置1逃逸。小齒輪 2-3與內齒輪2-4嚙合傳動作為捕獲三根鋼絲繩2-10的傳動機構；三根鋼絲繩2-10作為捕 獲的執行機構；第二直流無刷電機2-1和第二諧波減速器2-2作為捕獲的驅動機構；旋轉 環2-9相對于固定環2-8沒有角度偏移量時，三根鋼絲繩2-10處于最大展開狀態，見圖8 ; 當旋轉環2-9隨驅動機構轉動并帶動三根鋼絲繩2-10收攏接觸捕獲錐l-2，在捕獲錐1-2 上產生接觸力F，在接觸力F的作用下，捕獲接口裝置1逐步趨近捕獲裝置2中央，見圖9 ; 旋轉環2-9相對于固定環2-8處于最大角度偏移時，三根鋼絲繩2-10處于最小收攏狀態， 見圖10。第二直流無刷電機2-1的型號為Kit Frameless ;第二諧波減速器2-2的型號為 HFUS-20-80-2S0 ;小齒輪2-3的齒數為17、模數為2 ;內齒輪2-4的齒數為182、模數為2 ; 捕獲力矩傳感器2-5采用由應變梁和應變片構成的力矩傳感器測量捕獲力的大小，實現系 統的閉環控制；薄壁軸承2-6的型號為CNG120BCA1，薄壁軸承2_6增加了系統的捕獲范圍。 其它組成及連接關系與具體實施方式
五相同。
具體實施方式
七結合圖1、圖4和圖5說明本實施方式，本實施方式的凸輪定位 裝置6由凸輪定位環6-l和三個定位凸輪6-2組成，凸輪定位環6-l的端面上均布設有三 個定位槽6-1-1，每個定位槽6-1-1中配有一個定位凸輪6-2，每個定位凸輪6-2的根部固 裝在捕獲接口裝置1上的捕獲法蘭1-3上。三個定位凸輪6-2在拖動裝置3作用下向凸輪 定位環6-1靠近，三個定位凸輪6-2與凸輪定位環6-1上的定位槽6-1-1配合，實現了捕獲 接口裝置1與支撐圓筒4的精確定位。其它組成及連接關系與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
八結合圖1、圖6和圖7說明本實施方式，本實施方式與具體實施 方式七不同的是它還增加有六個冗余平面檢測開關組件7，冗余平面檢測開關組件7由開 關支撐座7-l、兩個開關彈簧7-2、導電長半環7-3、兩個導電二分之一長半環7-4、兩個接觸 開關帽7-5和接觸開關罩7-6組成，兩個導電二分之一長半環7-4對稱設置且與導電長半
7環7-3形成長環，兩個開關彈簧7-2分別垂直設置在開關支撐座7-1的上端面上，且兩個開 關彈簧7-2分別位于長環內孔的兩端，每個開關彈簧7-2上套裝有一個接觸開關帽7-5，接 觸開關罩7-6套在兩個接觸開關帽7-5、導電長半環7-3和兩個導電二分之一長半環7-4的 外面，且接觸開關罩7-6的底端面與開關支撐座7-1的上端面接觸，凸輪定位裝置6上的凸 輪定位環6-1的上端面上均布設有六個開關組件安裝槽6-1-2，每個開關組件安裝槽6-1-2 中裝有一個冗余平面檢測開關組件7。當拖動完成時，捕獲接口裝置l上的捕獲接口板l-l 的下端面開始觸碰接觸開關帽7-5頂端，使得接觸開關帽7-5上有外加載荷Fa作用，在載 荷Fa的作用下，接觸開關帽7-5向下移動，兩個導電二分之一長半環7-4與導電長半環7_3 構成的閉合電路導通，當捕獲完成，而拖動未開始時，捕獲接口裝置1上的捕獲接口板1-1 的下端面只接觸單個接觸開關帽7-5，兩個導電二分之一長半環7-4與導電長半環7-3不 構成的閉合電路，不會有信號輸出，因此，有效地剔除了由于干擾造成的誤信號。開關彈簧 7-2起到復位接觸開關帽7-5的作用。接觸開關罩7-6起保護作用。開關支撐座7-l起支 撐作用。利用六個冗余平面檢測開關組件7作為平面接觸的檢測設備，有效的剔除了錯誤 的位置和偏載信號。其它組成及連接關系與具體實施方式
七相同。
具體實施方式
九結合圖1和圖5說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
八 不同的是它還增加有攝像頭8，攝像頭8通過連接件安裝在支撐圓筒4的外側壁上。捕獲裝 置2、拖動裝置3、支撐圓筒4和機械手法蘭5的組件在機械臂11的帶動下趨近空間載荷艙 10時，攝像頭8可以正確引導機械臂11趨近空間載荷艙10上的捕獲接口裝置1。其它組 成及連接關系與具體實施方式
八相同。 本發明的工作原理見圖14，首先將本發明的用于太空環境的大型機械手上的捕 獲裝置2、拖動裝置3、支撐圓筒4和機械手法蘭5的組件安裝于機械臂11的輸出端上，機 械臂11的固定端安裝于空間工作艙12上，捕獲接口裝置1安裝于空間載荷艙10上。當需 要捕獲空間漂移的空間載荷艙10時，上述組件在機械臂11的帶動下趨近捕獲接口裝置1， 直至捕獲接口裝置1上的捕獲錐1-2進入捕獲裝置2上的捕獲支撐筒2-12內腔時，首先實 施捕獲。捕獲時，啟動第二直流無刷電機2-l，通過第二諧波減速器2-2帶動小齒輪2-3轉 動，通過內齒輪2-4帶動捕獲力矩傳感器2-5轉動，捕獲力矩傳感器2-5帶動旋轉環2-9轉 動，三根鋼絲繩2-10在旋轉環2-9的帶動下將捕獲接口裝置1上的捕獲錐1-2夾緊，即完 成空間捕獲，見圖11 ;然后啟動第一直流無刷電機3-l，通過第一諧波減速器3-2帶動主動 齒輪3-3轉動，通過被動齒輪3-4帶動滾珠絲杠3-5轉動，滾珠螺母3-7沿滾珠絲杠3_5向 下移動，通過拖動力矩傳感器3-9帶動捕獲裝置2上的捕獲支撐筒2-12向下移動，捕獲支 撐筒2-12帶動上直線軸承3-11-1和下直線軸承3-11-2沿導軌3-11-5向下移動，即完成 空間拖動，見圖12和圖13。
8
權利要求
一種用于太空環境的大型機械手，所述機械手包括捕獲接口裝置(1)和捕獲裝置(2)，其特征在于所述機械手還包括拖動裝置(3)、支撐圓筒(4)、機械手法蘭(5)和凸輪定位裝置(6)，所述拖動裝置(3)、捕獲裝置(2)和凸輪定位裝置(6)上的凸輪定位環(6-1)由下至上依次設置在支撐圓筒(4)的內腔中，所述拖動裝置(3)包括第一直流無刷電機(3-1)、第一諧波減速器(3-2)、主動齒輪(3-3)、被動齒輪(3-4)、滾珠絲杠(3-5)、絲杠法蘭(3-6)、滾珠螺母(3-7)、壓縮彈簧(3-8)、拖動力矩傳感器(3-9)、第一電磁制動器(3-10)和三個導軌組件(3-11)，第一電磁制動器(3-10)設置在第一直流無刷電機(3-1)的輸入端上，第一諧波減速器(3-2)的輸入端與第一直流無刷電機(3-1)的輸出端連接，第一直流無刷電機(3-1)固裝在支撐圓筒(4)的內壁上，第一諧波減速器(3-2)上的剛輪通過連接件與第一直流無刷電機(3-1)下端連接，主動齒輪(3-3)安裝在第一諧波減速器(3-2)的輸出端上，主動齒輪(3-3)與被動齒輪(3-4)嚙合，被動齒輪(3-4)安裝在滾珠絲杠(3-5)的輸入端上，滾珠絲杠(3-5)的下端設置在絲杠法蘭(3-6)中，絲杠法蘭(3-6)與支撐圓筒(4)的內壁連接，滾珠螺母(3-7)與滾珠絲杠(3-5)螺紋連接，壓縮彈簧(3-8)套裝在滾珠螺母(3-7)上，拖動力矩傳感器(3-9)上的應變梁支撐筒(3-9-1)套裝在壓縮彈簧(3-8)上，且拖動力矩傳感器(3-9)上的應變梁支撐筒(3-9-1)與滾珠螺母(3-7)連接，滾珠絲杠(3-5)的上端與捕獲裝置(2)上的連接筒(2-20)連接，拖動力矩傳感器(3-9)上的三根應變梁(3-9-2)的外側端面與捕獲裝置(2)上的捕獲支撐筒(2-12)的內壁連接，三個導軌組件(3-11)與支撐圓筒(4)的軸線平行設置，且三個導軌組件(3-11)均布設置在捕獲裝置(2)上的捕獲支撐筒(2-12)的外壁處，每個導軌組件(3-11)上的上直線軸承(3-11-1)和下直線軸承(3-11-2)分別與捕獲裝置(2)上的捕獲支撐筒(2-12)的外壁連接，每個導軌組件(3-11)上的上基座(3-11-3)和下基座(3-11-4)分別與支撐圓筒(4)的內壁連接，機械手法蘭(5)與支撐圓筒(4)的下端面連接，捕獲接口裝置(1)位于凸輪定位裝置(6)上的凸輪定位環(6-1)的上方，且捕獲裝置(2)上的三根鋼絲繩(2-10)與捕獲接口裝置(1)上的捕獲錐(1-2)接觸，安裝在捕獲接口裝置(1)上的定位凸輪(6-2)設置在凸輪定位環(6-1)上的定位槽(6-1-1)中。
2. 根據權利要求1所述用于太空環境的大型機械手，其特征在于所述拖動力矩傳感 器(3-9)由應變梁支撐筒(3-9-1)、三根應變梁(3-9-2)和三個全橋應變片(3_9_3)組成， 三根應變梁(3-9-2)均布設置在應變梁支撐筒(3-9-1)的外徑上，三根應變梁(3-9-2)的 上端面上粘貼有一個全橋應變片(3-9-3)。
3. 根據權利要求1或2所述用于太空環境的大型機械手，其特征在于所述每個導 軌組件(3-11)由上直線軸承(3-11-1)、下直線軸承(3-11-2)、上基座(3-11-3)、下基座 (3-11-4)和導軌(3-11-5)組成，導軌(3-11-5)的上端穿過上直線軸承(3-11-1)上的 中心孔且設置在上基座(3-11-3)上的中心孔內，導軌(3-11-5)的下端穿過下直線軸承 (3-11-2)上的中心孔且設置在下基座(3-11-4)上的中心孔內。
4. 根據權利要求3所述用于太空環境的大型機械手，其特征在于所述拖動裝置(3) 還包括直線電位計(3-12)，直線電位計(3-12)固裝在捕獲裝置(2)上的捕獲支撐筒 (2-12)的外壁上。
5. 根據權利要求4所述用于太空環境的大型機械手，其特征在于所述捕獲接口裝置 (1)由捕獲接口板(l-l)、捕獲錐(l-2)、捕獲法蘭(l-3)、捕獲引導燈(1-4)和三個連接銷(1-5)組成，捕獲錐(1-2)的上端與捕獲法蘭(1-3)連接，捕獲法蘭(1-3)與捕獲錐(1-2) 的組件垂直設置在捕獲接口板(1-1)的下端，且捕獲法蘭(1-3)與捕獲接口板(1-1)的下 端面固接，捕獲引導燈(1-4)安裝于捕獲錐(1-2)的下端，至少三個連接銷(1-5)均布設置 在捕獲接口板(1-1)的上端面上。
6. 根據權利要求5所述用于太空環境的大型機械手，其特征在于捕獲裝置(2)由第 二直流無刷電機(2-1)、第二諧波減速器(2-2)、小齒輪(2-3)、內齒輪(2-4)、捕獲力矩傳感 器(2-5)、薄壁軸承(2-6)、連接環(2-7)、固定環(2-8)、旋轉環(2-9)、三根鋼絲繩(2-10)、 轉軸(2-ll)、捕獲支撐筒(2-12)、第二電磁制動器(2-13)和連接筒(2-20)組成，第二電磁 制動器(2-13)設置在第二直流無刷電機(2-1)的輸入端上，第二諧波減速器(2-2)的輸入 端與第二直流無刷電機(2-1)的輸出端連接，第二直流無刷電機(2-1)和第二諧波減速器 (2-2)設置在捕獲支撐筒(2-12)內腔的下部，且第二直流無刷電機(2-1)固裝在捕獲支撐 筒(2-12)的內壁上，第二諧波減速器(2-2)上的剛輪與捕獲支撐筒(2-12)的側壁固接， 小齒輪(2-3)安裝在第二諧波減速器(2-2)的輸出端上，小齒輪(2-3)與內齒輪(2-4)嚙 合，內齒輪(2-4)的上端面與捕獲力矩傳感器(2-5)的下端面固接，捕獲力矩傳感器(2-5) 的上端設置在薄壁軸承(2-6)上的內環中心孔中，薄壁軸承(2-6)上的外環設置在連接環 (2-7)的中心孔內，連接環(2-7)的上端面與固定環(2-8)固接，連接環(2-7)和固定環 (2-8)的組件設置在捕獲支撐筒(2-12)內腔的上部，且連接環(2-7)與捕獲支撐筒(2-12) 側壁固接，固定環(2-8)的下端面設有旋轉環安裝槽(2-8-1)，旋轉環安裝槽(2-8-1)中裝 有旋轉環(2-9)，且旋轉環(2-9)的下端與捕獲力矩傳感器(2-5)的上端面固接，三根鋼絲 繩(2-10)均布在固定環(2-8)和旋轉環(2-9)的內腔中，且每根鋼絲繩(2-10)的一端與 固定環(2-8)的內壁固接，每根鋼絲繩(2-10)的另一端通過轉軸(2-11)與旋轉環(2-9) 連接，捕獲接口裝置(1)上的捕獲錐(1-2)與三根鋼絲繩(2-10)連接，連接筒(2-20)與捕 獲力矩傳感器(2-5)的下端面連接。
7. 根據權利要求6所述用于太空環境的大型機械手，其特征在于所述凸輪定位裝置 (6)由凸輪定位環(6-1)和三個定位凸輪(6-2)組成，凸輪定位環(6-1)的端面上均布設有 三個定位槽(6-1-1)，每個定位槽(6-1-1)中配有一個定位凸輪(6-2)，每個定位凸輪(6-2) 的根部固裝在捕獲接口裝置(1)上的捕獲法蘭(1-3)上。
8. 根據權利要求7所述用于太空環境的大型機械手，其特征在于所述機械手還包括 六個冗余平面檢測開關組件(7)，所述冗余平面檢測開關組件(7)由開關支撐座(7-1)、兩 個開關彈簧(7-2)、導電長半環(7-3)、兩個導電二分之一長半環(7-4)、兩個接觸開關帽 (7-5)和接觸開關罩(7-6)組成，兩個導電二分之一長半環(7-4)對稱設置且與導電長半環 (7-3)形成長環，兩個開關彈簧(7-2)分別垂直設置在開關支撐座(7-1)的上端面上，且兩 個開關彈簧(7-2)分別位于長環內孔的兩端，每個開關彈簧(7-2)上套裝有一個接觸開關 帽(7-5)，接觸開關罩(7-6)套在兩個接觸開關帽(7-5)、導電長半環(7-3)和兩個導電二 分之一長半環(7-4)的外面，且接觸開關罩(7-6)的底端面與開關支撐座(7-1)的上端面 接觸，凸輪定位裝置(6)上的凸輪定位環(6-1)的上端面上均布設有六個開關組件安裝槽 (6-1-2)，每個開關組件安裝槽(6-1-2)中裝有一個冗余平面檢測開關組件(7)。
9. 根據權利要求8所述用于太空環境的大型機械手，其特征在于所述機械手還包括 攝像頭(8)，攝像頭(8)安裝在支撐圓筒(4)的外側壁上。
全文摘要
用于太空環境的大型機械手，它涉及一種機械手。本發明為解決現有機械手大多存在著捕獲質量小，捕獲沖擊大，本體質量大，連接精度不高的問題。捕獲時，啟動第二直流無刷電機通過第二諧波減速器帶動小齒輪轉動，內齒輪帶動捕獲力矩傳感器轉動，從而帶動旋轉環轉動，三根鋼絲繩在旋轉環的帶動下將捕獲接口裝置上的捕獲錐夾緊，即完成捕獲；啟動第一直流無刷電機通過第一諧波減速器帶動主動齒輪轉動，被動齒輪帶動滾珠絲杠轉動，滾珠螺母沿滾珠絲杠向下移動，通過拖動力矩傳感器帶動捕獲裝置上的捕獲支撐筒向下移動，捕獲支撐筒帶動上直線軸承和下直線軸承沿導軌向下移動，即完成空間拖動。本發明用于空間大容差、微重力的環境下捕獲空間載荷艙。
文檔編號B25J9/08GK101708608SQ200910073300
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月30日 優先權日2009年11月30日
發明者介黨陽, 劉伊威, 劉宏, 譚益松 申請人:哈爾濱工業大學