一种具有机电输出的大容差微型末端执行器的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种具有机电输出的大容差微型末端执行器。
【背景技术】
[0002]空间机械臂在航天器装配、卫星维护、航天器回收、在轨燃料加注及太空垃圾清理等在轨服务支持任务中扮演着重要角色，小型空间机械臂以其小惯量、灵活性等优点在轻负载的操作任务中具有举足轻重的地位，而其空间末端执行器是空间机械臂最为重要的组成部分，具有重要的研究价值，一直是各航天大国的重要课题。
[0003]现有空间机械臂末端执行器可分为大型末端执行器和小型末端执行器。前者以大容差作为设计重点，但基本没有机电输出，可操作性较差；后者中部分设计考虑了机电输出，但是容差相对较小。而在不同的目标捕获方式中，具有封闭捕获包络的设计极少。此外，针对太空应用的能源问题，现有的设计需要在捕获完成后继续供电才能保证稳定连接。这些因素都限制了可操作微型末端执行器的应用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种具有机电输出的大容差微型末端执行器，以解决现有空间机械臂末端执行器无机电输出、可操作性差、容差小、能源消耗大的问题。
[0005]本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是:
[0006]一种具有机电输出的大容差微型末端执行器，它包括外壳模块、动力输出模块、传感器模块、运动驱动模块和多条捕获运动链；
[0007]所述外壳模块包括运动链外壳、驱动外壳、螺纹固定壳、机械臂连接件、六维传感器、运动固定座、电路板、六维传感器用连接件、电气快接组件、多个定位释放组件、多个电气输出组件和多个连接检测组件；
[0008]所述运动链外壳、驱动外壳、螺纹固定壳和机械臂连接件从上到下依次连通，所述运动固定座安装在运动链外壳和驱动外壳之间，所述动力输出模块穿设在运动链外壳内，所述运动驱动模块与动力输出模块同轴设置并固定在运动固定座上，每条捕获运动链固定连接在运动固定座上并由运动驱动模块驱动运动，多个电气输出组件以动力输出模块为中心均布在运动链外壳的顶端，多个定位释放组件以动力输出模块为中心均布在运动链外壳的顶端，每个电气输出组件的内侧对应设有一个定位释放组件，多个连接检测组件均位于运动链外壳的顶端且均布在动力输出模块的周围，所述运动固定座固定连接在运动链外壳的底部，电路板和传感器模块均安装在运动固定座上，所述六维传感器用连接件固定连接在驱动外壳的底部，电气快接组件设置在驱动外壳和六维传感器用连接件之间，所述六维传感器设置在螺纹固定壳内，六维传感器的底部与机械臂连接件固定连接，六维传感器的顶部与六维传感器用连接件相连接。
[0009]每条捕获运动链包括组合连杆运动链组件、捕获手指、固定铰链座、连杆输出铰链轴、凸轮铰链轴和连杆固定铰链轴，所述固定铰链座固定连接在运动固定座上，所述组合连杆运动链组件设置在运动驱动模块和连杆固定铰链轴之间，组合连杆运动链组件的输出端通过连杆输出铰链轴与捕获手指相铰接，捕获手指上加工有条线滑槽，凸轮铰链轴水平穿过条线滑槽并固定连接在固定铰链座；
[0010]所述组合连杆运动链组件包括主动摇杆、四杆耦合连杆、四杆被动连杆、耦合铰链轴、同源连杆、输出连杆和同源连杆铰链轴，所述主动摇杆杆与四杆耦合连杆通过微动开关轴铰接，所述四杆被动连杆的一端通过耦合铰链轴铰接，所述四杆被动连杆的另一端通过连杆固定铰链轴与固定铰链座铰接，所述同源连杆的一端通过运动驱动模块与主动摇杆铰接，所述同源连杆的另一端通过同源连杆铰链轴与输出连杆相铰接，所述输出连杆的中部通过耦合铰链轴与四杆耦合连杆铰接，所述输出连杆的右端通过连杆输出铰链轴与捕获手指相纟父接。
[0011]所述运动驱动模块包括摇杆动力模块和多个输出摇杆模块，多个输出摇杆模块以摇杆动力模块为中心均布在摇杆动力模块的周围；
[0012]所述摇杆动力模块包括支座、蜗杆、电机座和电机，所述支座的下端设置有电机座，所述电机座内设置有电机，所述蜗杆的上端穿设在支座上，所述蜗杆的下端与电机相连接;
[0013]所述输出摇杆模块包括蜗轮铰链轴、蜗轮、间距调整杆、右间距微调组件和左间距微调组件，所述右间距微调组件和左间距微调组件分别套装在蜗轮铰链轴的两端，所述右间距微调组件和左间距微调组件之间设置有间距调整杆，所述蜗轮铰链轴通过右间距微调组件和左间距微调组件设置在支座上，所述组合连杆运动链组件设置在蜗轮铰链轴和连杆固定铰链轴之间，所述组合连杆运动链组件中的主动摇杆的一端与蜗轮铰链轴相铰接，所述蜗轮为扇形蜗轮，蜗轮套装在蜗轮铰链轴上且位于右间距微调组件和左间距微调组件之间，蜗轮的连接端与主动摇杆固定连接，蜗轮的锯齿端与蜗杆相啮合；
[0014]所述右间距微调组件的结构和左间距微调组件的结构相同，所述右间距微调组件包括右蜗轮轴承、右偏心轴承座和右侧紧定螺钉，所述蜗轮铰链轴的右端依次通过右蜗轮轴承、右偏心轴承座安装在支座上，所述右蜗轮轴承和右偏心轴承座通过右侧紧定螺钉相连接；所述左间距微调组件包括左蜗轮轴承、左偏心轴承座和左侧紧定螺钉，所述蜗轮铰链轴的左侧依次通过左蜗轮轴承和左偏心轴承座安装在支座上，左蜗轮轴承和左偏心轴承座通过左侧紧定螺钉相连接，所述间距调整杆连接在左偏心轴承座和右偏心轴承座之间；
[0015]所述右偏心轴承座和左偏心轴承座均为偏心圆结构的轴承座体，蜗杆中心轴线到蜗轮中心之间的水平距离为L，水平距离L通过右偏心轴承座和左偏心轴承座调节其大小，使蜗轮和蜗杆之间的顺滑运动实现主动摇杆的零回差；
[0016]每条捕获运动链与输出摇杆模块的蜗轮一一对应设置，每条捕获运动链固定连接在运动固定座上并由其对应的输出摇杆1?块中的蜗轮驱动运动。
[0017]本发明具有以下有益效果:
[0018]1、本发明具有大容差的封闭捕获包络，不但能够保持目标抓取的成功率，还对机械臂控制精度要求较低，同时，本发明的末端执行器具有较小体积容差比，适用于小型空间机械臂的应用。
[0019]2、本发明在捕获完成后能够提供稳定的旋转动力输出和电气输出，可操作性强。
[0020]3、本发明中的捕获运动链具有自锁能力，能够在断电后也保持稳定连接，续航时间长，能够节省珍贵的太空能源。
[0021]4、本发明使用多链路组合连杆运动链，多链路组合连杆运动链能够在不影响性能的情况下减小整个系统体积和质量。
[0022]5、本发明是一个集驱动、传动、传感和控制于一体的模块化基本单元，可独立运动，各运动模块之间零件互换性强，方便维护。
[0023]6、本发明具有机械和电气输出，应用范围广泛，可以配合多功能操作工具进行各项多功能操作任务。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的立体结构示意图；
[0025]图2为本发明中外壳模块I的剖视图；
[0026]图3为本发明中动力输出模块2的剖视图；
[0027]图4为本发明中捕获运动链5的剖视图，图中虚线为捕获手指5-2的运动轨迹；
[0028]图5为本发明中传感器模块3立体剖面图；
[0029]图6是运动驱动模块4的主视结构示意图；
[0030]图7是运动驱动模块4的俯视结构示意图；
[0031]图8是运动驱动模块4的主视结构剖面图；
[0032]图9是图6中A-A处的剖视图；
[0033]图10是图9中B-B处的剖视图；
[0034]图11是本发明工作过程的流程框图。
【具体实施方式】
[0035]【具体实施方式】一:结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10说明本实施方式，本实施方式包括外壳模块1、动力输出模块2、传感器模块3、运动驱动模块4和多条