一種環抱抓捕空間碎片的裝置的制作方法

本實用新型涉及航空航天領域，尤其是一種抓捕空間碎片的裝置。

背景技術：

進入二十一世紀后，隨著航天技術的發展，空間碎片的危害日益增大。眾多空間碎片大小不一，來源不同，其中不乏質量體積都很大的碎片，如運載火箭上面級，失效衛星等。對于這種大型碎片，現有的抓捕方式主要有單機械臂或多機械臂終端機構對目標碎片外表面上某一突起物的鎖扣，如對接環，天線支架等；飛網纏繞目標碎片；針對某些圓柱體目標，環抱機構對目標的給定位置進行環抱等。

上述的現有抓捕方式，除去飛網抓捕外，都需要知道目標碎片精確的姿態信息，這給姿態參數測量和估計帶來了很大的挑戰。同時參數估計需要進行大量的繞飛觀測，需要消耗大量的燃料和時間。理想狀態是能在對目標碎片參數所知不多的情況下，實施抓捕，并在抓捕過程中獲得更多的觀測信息以加快參數估計，最終完成抓捕。

技術實現要素：

針對還未得到精確姿態參數的情況，本實用新型提供了一種環抱抓捕空間碎片的裝置，能夠抓捕姿態參數未知的空間碎片。

本實用新型的技術方案具體如下：

一種環抱抓捕空間碎片的裝置，包括航天器基座和均布在航天器基座上并用于環抱空間碎片的機械臂，所述機械臂上設有力傳感器，所述力傳感器與航天器基座內的控制單元連接用于控制機械臂收縮以環抱空間碎片。

進一步，所述航天器基座為立方體結構，在該立方體結構的四個側面上朝向抓捕面方向上均勻布置有所述機械臂。

進一步，每個機械臂由多段構成，相鄰段之間通過關節電機驅動。

進一步，機械臂的相鄰段之間設置有關節扭力傳感器。

進一步，機械臂朝向抓捕面的一側鋪有緩沖層，緩沖層下方鋪設所述的力傳感器。

進一步，所述航天器基座朝向抓捕面的頂面進一步還設有突臺，所述突臺在朝向抓捕面的頂面設有緩沖層，緩沖層底面鋪設力傳感器。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果：

本實用新型提供的一種環抱抓捕空間碎片的裝置，包括航天器基座和均布在航天器基座上并用于環抱空間碎片的機械臂，所述機械臂上設有力傳感器，所述力傳感器與航天器基座內的控制單元連接用于控制機械臂收縮以環抱空間碎片。當該裝置碰撞到目標時，通過機械臂的力傳感器將目標參數傳輸給控制單元，控制單元進而控制航天器基座移動并轉動，同時控制機械手收縮，直到將目標碎片抓捕。該裝置可在目標姿態參數未知的情況下實施抓捕，同時可獲得目標的參數信息，節省了大量的觀測時間和燃料消耗。

進一步，當航天器基座抓捕面上設有的突臺，當突臺上設有的力傳感器檢測到目標信號時，可確定機械手將目標碎片抓捕牢固。

進一步，為了使抓捕裝置在抓捕過程中由于速度過快而對裝置本體造成不同程度的損傷，可在該裝置的抓捕面上鋪設緩沖層。

附圖說明

圖1為本實用新型裝置的結構示意圖；

圖2為抓捕過程示意圖。

其中，1、航天器基座 2、機械臂 3、緩沖層 4、突臺

具體實施方式

以下結合附圖說明對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示，本實用新型提供了一種環抱抓捕空間碎片的裝置，包括航天器基座1和機械臂2航天器基座1主要由突臺4、航天器本體、發動機和控制單元組成。突臺4設置在航天器基座的頂面，即朝向抓捕面的一個面，該突臺的表面設置有緩沖層3，在緩沖層3下方鋪設力傳感器，該力傳感器與航天器基座1內的控制單元連接。

機械臂2共設有四根，均布在航天器基座1抓捕面的四周，每個機械臂2由兩段構成，通過關節電機驅動，同時兩段之間設有關節扭力傳感器。每段機械臂2朝向抓捕面的一側鋪有緩沖層3，緩沖層3下方鋪設力傳感器，該力傳感器與航天器基座1內的控制單元連接。

該環抱抓捕空間碎片裝置的工作過程為：各個機械臂2張開，在航天器基座1的推動下朝向目標靠近，當裝置的任意部分碰撞到目標后，碰撞部分的力傳感器將接收到的目標參數傳輸到控制單元，控制單元計算出目標與該裝置的質量及速度關系，進而產生控制信號，控制碰撞部分跟進目標，航天器基座1將產生反向或隨動的運動。

如圖2所示，當裝置的任意部分碰撞到目標后，控制單元控制航天器基座1向目標的側后方平移，同時轉動航天器基座1，并收縮各個機械臂2。重復該碰撞過程，最終完成對目標碎片的抓捕，并獲得目標參數。

本實用新型可以在目標姿態參數未知的情況下實施抓捕，同時可以獲得目標的參數信息，節省了大量的觀測時間和燃料消耗。