专利名称：用于太空环境的大型机械手的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械手。
背景技术：
现有机械臂上的机械手大多存在着捕获质量小(< 100Kg)，捕获冲击大，本体质 量大，连接精度不高等缺点，严重的阻碍了空间机械臂的发展。
发明内容
本发明的目的是为解决现有机械手大多存在着捕获质量小(< lOOKg)，捕获冲击
大，本体质量大，连接精度不高的问题，提供一种用于太空环境的大型机械手。 本发明包括捕获接口装置、捕获装置、拖动装置、支撑圆筒、机械手法兰和凸轮定
位装置，所述拖动装置、捕获装置和凸轮定位装置上的凸轮定位环由下至上依次设置在支
撑圆筒的内腔中，所述拖动装置包括第一直流无刷电机、第一谐波减速器、主动齿轮、被动
齿轮、滚珠丝杠、丝杠法兰、滚珠螺母、压縮弹簧、拖动力矩传感器、第一电磁制动器和三个
导轨组件，第一 电磁制动器设置在第一直流无刷电机的输入端上，第一谐波减速器的输入
端与第一直流无刷电机的输出端连接，第一直流无刷电机固装在支撑圆筒的内壁上，第一
谐波减速器上的刚轮通过连接件与第一直流无刷电机下端连接，主动齿轮安装在第一谐波
减速器的输出端上，主动齿轮与被动齿轮啮合，被动齿轮安装在滚珠丝杠的输入端上，滚珠
丝杠的下端设置在丝杠法兰中，丝杠法兰与支撑圆筒的内壁连接，滚珠螺母与滚珠丝杠螺
纹连接，压縮弹簧套装在滚珠螺母上，拖动力矩传感器上的应变梁支撑筒套装在压縮弹簧
上，且拖动力矩传感器上的应变梁支撑筒与滚珠螺母连接，滚珠丝杠的上端与捕获装置上
的连接筒连接，拖动力矩传感器上的三根应变梁的外侧端面与捕获装置上的捕获支撑筒的
内壁连接，三个导轨组件与支撑圆筒的轴线平行设置，且三个导轨组件均布设置在捕获装
置上的捕获支撑筒的外壁处，每个导轨组件上的上直线轴承和下直线轴承分别与捕获装置
上的捕获支撑筒的外壁连接，每个导轨组件上的上基座和下基座分别与支撑圆筒的内壁连
接，机械手法兰与支撑圆筒的下端面连接，捕获接口装置位于凸轮定位装置上的凸轮定位
环的上方，且捕获装置上的三根钢丝绳与捕获接口装置上的捕获锥接触，安装在捕获接口
装置上的定位凸轮设置在凸轮定位环上的定位槽中。 本发明具有以下优点本发明利用捕获装置2上三根柔性钢丝绳2-10，通过旋转 环2-9相对于固定环2-8的旋转实现钢丝绳的张开或闭合，进而实现空间载荷舱10的捕 获；本发明利用拖动装置3上的滚珠丝杠3-5与滚珠螺母3-7的传动将空间载荷舱10进一 步向支撑圆筒4方向拖动，在凸轮定位装置6上的三个定位凸轮6-2与三个定位槽6-1-1 严密配合的同时，实现了空间载荷舱10上的捕获接口装置1与捕获装置2、拖动装置3、支 撑圆筒4和机械手法兰5的组件精确定位和可靠连接，而且捕获操作是在捕获力矩传感器 2-5的反馈下可靠完成的，拖动操作是在拖动力矩传感器3-9的反馈下可靠完成的，因此， 本发明具有捕获质量大(> 40t)，本体质量小，连接精度高等优点，在空间机械臂领域将发
4挥巨大的作用。
图1是本发明的整体结构主剖视图；图2是捕获接口装置1和捕获装置2的连接 结构主剖视图；图3是拖动力矩传感器3-9的结构立体图；图4是捕获接口装置1的结构 立体图；图5是六个冗余平面检测开关组件7、凸轮定位装置6与支撑圆筒4连接位置立体 图；图6是冗余平面检测开关组件7的结构立体图；图7是冗余平面检测开关组件7的结构 立体图(去掉接触开关罩7-6);图8是捕获装置2上的旋转环2-9在未转动时，三根钢丝 绳2-10相对于捕获锥1-2位置的状态图，图9是在旋转环2-9的带动下，三根钢丝绳2-10 收拢并接触捕获锥1-2位置的状态图，图10是三根钢丝绳2-10缠绕住捕获锥1-2的状态 图，图11是本发明的工作原理图，即捕获接口装置1刚被捕获装置2捕获后，捕获接口装置 1与支撑圆筒4的上端面存在较大的位移和角度误差的状态图；图12是本发明的工作原理 图，即三根钢丝绳2-10锁定捕获接口装置l，縮小了捕获接口装置1与支撑圆筒4的上端面 之间的误差的状态图；图13是本发明的工作原理图，捕获接口装置1在拖动装置3和凸轮 定位装置6的作用下，捕获接口装置1与支撑圆筒4的上端面之间的误差完全消除的状态 图；图14是将捕获装置2、拖动装置3、支撑圆筒4和机械手法兰5的组件安装于机械臂11 上，捕获接口装置1安装于空间载荷舱10上的安装位置图。
具体实施例方式
具体实施方式
一 结合图1说明本实施方式，本实施方式包括捕获接口装置1、捕 获装置2、拖动装置3、支撑圆筒4、机械手法兰5和凸轮定位装置6，拖动装置3、捕获装置2 和凸轮定位装置6上的凸轮定位环6-1由下至上依次设置在支撑圆筒4的内腔中，拖动装 置3包括第一直流无刷电机3-l、第一谐波减速器3-2、主动齿轮3-3、被动齿轮3-4、滚珠丝 杠3-5、丝杠法兰3-6、滚珠螺母3-7、压縮弹簧3-8、拖动力矩传感器3_9、第一电磁制动器 3-10和三个导轨组件3-ll，第一电磁制动器3-10设置在第一直流无刷电机3-1的输入端 上，第一谐波减速器3-2的输入端与第一直流无刷电机3-l的输出端连接，第一直流无刷电 机3-1通过连接件固装在支撑圆筒4的内壁上，第一谐波减速器3-2上的刚轮通过连接件 与第一直流无刷电机3-1下端连接，主动齿轮3-3安装在第一谐波减速器3-2的输出端上， 主动齿轮3-3与被动齿轮3-4啮合，被动齿轮3-4安装在滚珠丝杠3-5的输入端上，滚珠丝 杠3-5的下端通过轴承设置在丝杠法兰3-6中，丝杠法兰3-6通过连接件与支撑圆筒4的 内壁连接，滚珠螺母3-7与滚珠丝杠3-5螺纹连接，压縮弹簧3-8套装在滚珠螺母3-7上， 拖动力矩传感器3-9上的应变梁支撑筒3-9-1套装在压縮弹簧3-8上，且拖动力矩传感器 3-9上的应变梁支撑筒3-9-1通过连接件与滚珠螺母3-7连接，滚珠丝杠3-5的上端通过轴 承与捕获装置2上的连接筒2-20连接，拖动力矩传感器3-9上的三根应变梁3-9-2的外侧 端面与捕获装置2上的捕获支撑筒2-12的内壁连接，三个导轨组件3-11与支撑圆筒4的 轴线平行设置，且三个导轨组件3-11均布设置在捕获装置2上的捕获支撑筒2-12的外壁 处，每个导轨组件3-11上的上直线轴承3-11-1和下直线轴承3-11-2分别与捕获装置2上 的捕获支撑筒2-12的外壁连接，每个导轨组件3-11上的上基座3-11-3和下基座3-11-4 分别与支撑圆筒4的内壁连接，机械手法兰5通过连接件与支撑圆筒4的下端面连接，捕获接口装置1位于凸轮定位装置6上的凸轮定位环6-1的上方，且捕获装置2上的三根钢丝 绳2-10与捕获接口装置1上的捕获锥1-2接触，安装在捕获接口装置1上的定位凸轮6-2 设置在凸轮定位环6-1上的定位槽6-1-1中。滚珠丝杠3-5与滚珠螺母3-7传动作为拖动 装置3的传动机构，具有启动力矩小、摩擦小、传动平稳、不易爬行的优点。第一电磁制动器 3-10作为驱动拖动装置3的锁定机构，保证在系统断电以后仍然可以保持拖动状态。第一 电磁制动器3-10的型号为KEB COMBIPERM，第一电磁制动器3_10作为拖动装置3的锁定机 构，保证在拖动装置3断电以后仍然可以保持锁定状态，第一电磁制动器3-10可以在拖动 移动完成时，锁定拖动装置3。第一直流无刷电机3-l的型号为Kit Frameless，第一谐波 减速器3-2的型号为HFUS-20-80-2S0，利用第一直流无刷电机3_1和第一谐波减速器3_2 作为拖动装置3的拖动驱动机构。主动齿轮3-3和被动齿轮3-4的齿数均为48、模数为2。 滚珠丝杠3-5的型号为SFU3210-4，螺距为10mm。压縮弹簧3-8有效的减小了拖动装置3 在拖动过程中的冲击。
具体实施方式
二 结合图l和图3说明本实施方式，本实施方式的拖动力矩传感器 3-9由应变梁支撑筒3-9-l、三根应变梁3-9-2和三个全桥应变片3_9_3组成，三根应变梁 3-9-2均布设置在应变梁支撑筒3-9-1的外径上，三根应变梁3-9-2的上端面上粘贴有一个 全桥应变片3-9-3。每个全桥应变片3-9-3用来检测与其对应的应变梁3-9-2的应变，拖动 力矩传感器3-9可以有效的检测拖动力的大小，实现机械手的闭环控制，并且可以检测出 外加载荷的偏载情况。其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图1说明本实施方式，本实施方式的每个导轨组件3-11由 上直线轴承3-ll-l、下直线轴承3-ll-2、上基座3-ll-3、下基座3-11-4和导轨3-11-5组 成，导轨3-11-5的上端穿过上直线轴承3-11-1上的中心孔且设置在上基座3-11-3上的中 心孔内，导轨3-11-5的下端穿过下直线轴承3-11-2上的中心孔且设置在下基座3-11-4上 的中心孔内。上直线轴承3-11-1和下直线轴承3-11-2的型号均为LM10LUU。沿圆周均布 的三个上直线轴承3-11-1和三个下直线轴承3-11-2作为拖动装置3的支撑机构，具有启 动力矩小、摩擦小、传动稳定的优点。其它组成及连接关系与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
三不同 的是拖动装置3还增加有直线电位计3-12，直线电位计3-12通过连接件固装在捕获装置2 上的捕获支撑筒2-12的外壁上。直线电位计3-12的型号为MBW150，该型号的电位计其直 线分辨率可以达到O. Olmm，具有较高的测量精度和重复精度。直线电位计3-12作为拖动装 置3拖动状态的测量仪器，可以实时反应出拖动装置3的拖动位置。其它组成及连接关系 与具体实施方式
三相同。
具体实施方式
五结合图1、图2和图4说明本实施方式，本实施方式的捕获接口 装置1由捕获接口板l-l、捕获锥l-2、捕获法兰l-3、捕获引导灯1-4和三个连接销1-5组 成，捕获锥1-2的上端与捕获法兰1-3连接，捕获法兰1-3与捕获锥1-2的组件垂直设置在 捕获接口板l-l的下端，且捕获法兰l-3通过连接件与捕获接口板l-l的下端面固接，捕获 引导灯l-4安装于捕获锥1-2的下端，至少三个连接销l-5均布设置在捕获接口板1-1的 上端面上。捕获引导灯l-4起捕获引导作用。捕获接口装置l通过至少三个连接销l-5与 载荷舱10连接。其它组成及连接关系与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
六结合图2说明本实施方式，本实施方式的捕获装置2由第二直流无刷电机2-l、第二谐波减速器2-2、小齿轮2-3、内齿轮2-4、捕获力矩传感器2_5、薄壁轴 承2-6、连接环2-7、固定环2-8、旋转环2-9、三根钢丝绳2_10、转轴2-ll、捕获支撑筒2_12、 第二电磁制动器2-13和连接筒2-20组成，第二电磁制动器2-13设置在第二直流无刷电机 2-1的输入端上，第二谐波减速器2-2的输入端与第二直流无刷电机2-1的输出端连接，第 二直流无刷电机2-1和第二谐波减速器2-2设置在捕获支撑筒2-12内腔的下部，且第二直 流无刷电机2-1通过连接件固装在捕获支撑筒2-12的内壁上，第二谐波减速器2-2上的刚 轮通过连接件与捕获支撑筒2-12的侧壁固接，小齿轮2-3安装在第二谐波减速器2-2的输 出端上，小齿轮2-3与内齿轮2-4啮合，内齿轮2-4的上端面与捕获力矩传感器2-5的下端 面固接，捕获力矩传感器2-5的上端设置在薄壁轴承2-6上的内环中心孔中，薄壁轴承2-6 上的外环设置在连接环2-7的中心孔内，连接环2-7的上端面通过连接件与固定环2-8固 接，连接环2-7和固定环2-8的组件设置在捕获支撑筒2-12内腔的上部，且连接环2-7通 过连接件与捕获支撑筒2-12侧壁固接，固定环2-8的下端面设有旋转环安装槽2-8-1 ，旋转 环安装槽2-8-1中装有旋转环2-9，且旋转环2-9的下端与捕获力矩传感器2-5的上端面固 接，三根钢丝绳2-10均布在固定环2-8和旋转环2-9的内腔中，且每根钢丝绳2-10的一端 与固定环2-8的内壁固接，每根钢丝绳2-10的另一端通过转轴2-11与旋转环2-9连接，捕 获接口装置1上的捕获锥1-2与三根钢丝绳2-10连接，连接筒2-20通过连接件与捕获力 矩传感器2-5的下端面连接。第二电磁制动器2-13的型号为KEB COMBIPERM，第二电磁制 动器2-13可以在捕获运动完成时，锁定整个捕获装置2，防止捕获接口装置1逃逸。小齿轮 2-3与内齿轮2-4啮合传动作为捕获三根钢丝绳2-10的传动机构；三根钢丝绳2-10作为捕 获的执行机构；第二直流无刷电机2-1和第二谐波减速器2-2作为捕获的驱动机构；旋转 环2-9相对于固定环2-8没有角度偏移量时，三根钢丝绳2-10处于最大展开状态，见图8 ; 当旋转环2-9随驱动机构转动并带动三根钢丝绳2-10收拢接触捕获锥l-2，在捕获锥1-2 上产生接触力F，在接触力F的作用下，捕获接口装置1逐步趋近捕获装置2中央，见图9 ; 旋转环2-9相对于固定环2-8处于最大角度偏移时，三根钢丝绳2-10处于最小收拢状态， 见图10。第二直流无刷电机2-1的型号为Kit Frameless ;第二谐波减速器2-2的型号为 HFUS-20-80-2S0 ;小齿轮2-3的齿数为17、模数为2 ;内齿轮2-4的齿数为182、模数为2 ; 捕获力矩传感器2-5采用由应变梁和应变片构成的力矩传感器测量捕获力的大小，实现系 统的闭环控制；薄壁轴承2-6的型号为CNG120BCA1，薄壁轴承2_6增加了系统的捕获范围。 其它组成及连接关系与具体实施方式
五相同。
具体实施方式
七结合图1、图4和图5说明本实施方式，本实施方式的凸轮定位 装置6由凸轮定位环6-l和三个定位凸轮6-2组成，凸轮定位环6-l的端面上均布设有三 个定位槽6-1-1，每个定位槽6-1-1中配有一个定位凸轮6-2，每个定位凸轮6-2的根部固 装在捕获接口装置1上的捕获法兰1-3上。三个定位凸轮6-2在拖动装置3作用下向凸轮 定位环6-1靠近，三个定位凸轮6-2与凸轮定位环6-1上的定位槽6-1-1配合，实现了捕获 接口装置1与支撑圆筒4的精确定位。其它组成及连接关系与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
八结合图1、图6和图7说明本实施方式，本实施方式与具体实施 方式七不同的是它还增加有六个冗余平面检测开关组件7，冗余平面检测开关组件7由开 关支撑座7-l、两个开关弹簧7-2、导电长半环7-3、两个导电二分之一长半环7-4、两个接触 开关帽7-5和接触开关罩7-6组成，两个导电二分之一长半环7-4对称设置且与导电长半
7环7-3形成长环，两个开关弹簧7-2分别垂直设置在开关支撑座7-1的上端面上，且两个开 关弹簧7-2分别位于长环内孔的两端，每个开关弹簧7-2上套装有一个接触开关帽7-5，接 触开关罩7-6套在两个接触开关帽7-5、导电长半环7-3和两个导电二分之一长半环7-4的 外面，且接触开关罩7-6的底端面与开关支撑座7-1的上端面接触，凸轮定位装置6上的凸 轮定位环6-1的上端面上均布设有六个开关组件安装槽6-1-2，每个开关组件安装槽6-1-2 中装有一个冗余平面检测开关组件7。当拖动完成时，捕获接口装置l上的捕获接口板l-l 的下端面开始触碰接触开关帽7-5顶端，使得接触开关帽7-5上有外加载荷Fa作用，在载 荷Fa的作用下，接触开关帽7-5向下移动，两个导电二分之一长半环7-4与导电长半环7_3 构成的闭合电路导通，当捕获完成，而拖动未开始时，捕获接口装置1上的捕获接口板1-1 的下端面只接触单个接触开关帽7-5，两个导电二分之一长半环7-4与导电长半环7-3不 构成的闭合电路，不会有信号输出，因此，有效地剔除了由于干扰造成的误信号。开关弹簧 7-2起到复位接触开关帽7-5的作用。接触开关罩7-6起保护作用。开关支撑座7-l起支 撑作用。利用六个冗余平面检测开关组件7作为平面接触的检测设备，有效的剔除了错误 的位置和偏载信号。其它组成及连接关系与具体实施方式
七相同。
具体实施方式
九结合图1和图5说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
八 不同的是它还增加有摄像头8，摄像头8通过连接件安装在支撑圆筒4的外侧壁上。捕获装 置2、拖动装置3、支撑圆筒4和机械手法兰5的组件在机械臂11的带动下趋近空间载荷舱 10时，摄像头8可以正确引导机械臂11趋近空间载荷舱10上的捕获接口装置1。其它组 成及连接关系与具体实施方式
八相同。 本发明的工作原理见图14，首先将本发明的用于太空环境的大型机械手上的捕 获装置2、拖动装置3、支撑圆筒4和机械手法兰5的组件安装于机械臂11的输出端上，机 械臂11的固定端安装于空间工作舱12上，捕获接口装置1安装于空间载荷舱10上。当需 要捕获空间漂移的空间载荷舱10时，上述组件在机械臂11的带动下趋近捕获接口装置1， 直至捕获接口装置1上的捕获锥1-2进入捕获装置2上的捕获支撑筒2-12内腔时，首先实 施捕获。捕获时，启动第二直流无刷电机2-l，通过第二谐波减速器2-2带动小齿轮2-3转 动，通过内齿轮2-4带动捕获力矩传感器2-5转动，捕获力矩传感器2-5带动旋转环2-9转 动，三根钢丝绳2-10在旋转环2-9的带动下将捕获接口装置1上的捕获锥1-2夹紧，即完 成空间捕获，见图11 ;然后启动第一直流无刷电机3-l，通过第一谐波减速器3-2带动主动 齿轮3-3转动，通过被动齿轮3-4带动滚珠丝杠3-5转动，滚珠螺母3-7沿滚珠丝杠3_5向 下移动，通过拖动力矩传感器3-9带动捕获装置2上的捕获支撑筒2-12向下移动，捕获支 撑筒2-12带动上直线轴承3-11-1和下直线轴承3-11-2沿导轨3-11-5向下移动，即完成 空间拖动，见图12和图13。
8
权利要求
一种用于太空环境的大型机械手，所述机械手包括捕获接口装置(1)和捕获装置(2)，其特征在于所述机械手还包括拖动装置(3)、支撑圆筒(4)、机械手法兰(5)和凸轮定位装置(6)，所述拖动装置(3)、捕获装置(2)和凸轮定位装置(6)上的凸轮定位环(6-1)由下至上依次设置在支撑圆筒(4)的内腔中，所述拖动装置(3)包括第一直流无刷电机(3-1)、第一谐波减速器(3-2)、主动齿轮(3-3)、被动齿轮(3-4)、滚珠丝杠(3-5)、丝杠法兰(3-6)、滚珠螺母(3-7)、压缩弹簧(3-8)、拖动力矩传感器(3-9)、第一电磁制动器(3-10)和三个导轨组件(3-11)，第一电磁制动器(3-10)设置在第一直流无刷电机(3-1)的输入端上，第一谐波减速器(3-2)的输入端与第一直流无刷电机(3-1)的输出端连接，第一直流无刷电机(3-1)固装在支撑圆筒(4)的内壁上，第一谐波减速器(3-2)上的刚轮通过连接件与第一直流无刷电机(3-1)下端连接，主动齿轮(3-3)安装在第一谐波减速器(3-2)的输出端上，主动齿轮(3-3)与被动齿轮(3-4)啮合，被动齿轮(3-4)安装在滚珠丝杠(3-5)的输入端上，滚珠丝杠(3-5)的下端设置在丝杠法兰(3-6)中，丝杠法兰(3-6)与支撑圆筒(4)的内壁连接，滚珠螺母(3-7)与滚珠丝杠(3-5)螺纹连接，压缩弹簧(3-8)套装在滚珠螺母(3-7)上，拖动力矩传感器(3-9)上的应变梁支撑筒(3-9-1)套装在压缩弹簧(3-8)上，且拖动力矩传感器(3-9)上的应变梁支撑筒(3-9-1)与滚珠螺母(3-7)连接，滚珠丝杠(3-5)的上端与捕获装置(2)上的连接筒(2-20)连接，拖动力矩传感器(3-9)上的三根应变梁(3-9-2)的外侧端面与捕获装置(2)上的捕获支撑筒(2-12)的内壁连接，三个导轨组件(3-11)与支撑圆筒(4)的轴线平行设置，且三个导轨组件(3-11)均布设置在捕获装置(2)上的捕获支撑筒(2-12)的外壁处，每个导轨组件(3-11)上的上直线轴承(3-11-1)和下直线轴承(3-11-2)分别与捕获装置(2)上的捕获支撑筒(2-12)的外壁连接，每个导轨组件(3-11)上的上基座(3-11-3)和下基座(3-11-4)分别与支撑圆筒(4)的内壁连接，机械手法兰(5)与支撑圆筒(4)的下端面连接，捕获接口装置(1)位于凸轮定位装置(6)上的凸轮定位环(6-1)的上方，且捕获装置(2)上的三根钢丝绳(2-10)与捕获接口装置(1)上的捕获锥(1-2)接触，安装在捕获接口装置(1)上的定位凸轮(6-2)设置在凸轮定位环(6-1)上的定位槽(6-1-1)中。
2. 根据权利要求1所述用于太空环境的大型机械手，其特征在于所述拖动力矩传感 器(3-9)由应变梁支撑筒(3-9-1)、三根应变梁(3-9-2)和三个全桥应变片(3_9_3)组成， 三根应变梁(3-9-2)均布设置在应变梁支撑筒(3-9-1)的外径上，三根应变梁(3-9-2)的 上端面上粘贴有一个全桥应变片(3-9-3)。
3. 根据权利要求1或2所述用于太空环境的大型机械手，其特征在于所述每个导 轨组件(3-11)由上直线轴承(3-11-1)、下直线轴承(3-11-2)、上基座(3-11-3)、下基座 (3-11-4)和导轨(3-11-5)组成，导轨(3-11-5)的上端穿过上直线轴承(3-11-1)上的 中心孔且设置在上基座(3-11-3)上的中心孔内，导轨(3-11-5)的下端穿过下直线轴承 (3-11-2)上的中心孔且设置在下基座(3-11-4)上的中心孔内。
4. 根据权利要求3所述用于太空环境的大型机械手，其特征在于所述拖动装置(3) 还包括直线电位计(3-12)，直线电位计(3-12)固装在捕获装置(2)上的捕获支撑筒 (2-12)的外壁上。
5. 根据权利要求4所述用于太空环境的大型机械手，其特征在于所述捕获接口装置 (1)由捕获接口板(l-l)、捕获锥(l-2)、捕获法兰(l-3)、捕获引导灯(1-4)和三个连接销(1-5)组成，捕获锥(1-2)的上端与捕获法兰(1-3)连接，捕获法兰(1-3)与捕获锥(1-2) 的组件垂直设置在捕获接口板(1-1)的下端，且捕获法兰(1-3)与捕获接口板(1-1)的下 端面固接，捕获引导灯(1-4)安装于捕获锥(1-2)的下端，至少三个连接销(1-5)均布设置 在捕获接口板(1-1)的上端面上。
6. 根据权利要求5所述用于太空环境的大型机械手，其特征在于捕获装置(2)由第 二直流无刷电机(2-1)、第二谐波减速器(2-2)、小齿轮(2-3)、内齿轮(2-4)、捕获力矩传感 器(2-5)、薄壁轴承(2-6)、连接环(2-7)、固定环(2-8)、旋转环(2-9)、三根钢丝绳(2-10)、 转轴(2-ll)、捕获支撑筒(2-12)、第二电磁制动器(2-13)和连接筒(2-20)组成，第二电磁 制动器(2-13)设置在第二直流无刷电机(2-1)的输入端上，第二谐波减速器(2-2)的输入 端与第二直流无刷电机(2-1)的输出端连接，第二直流无刷电机(2-1)和第二谐波减速器 (2-2)设置在捕获支撑筒(2-12)内腔的下部，且第二直流无刷电机(2-1)固装在捕获支撑 筒(2-12)的内壁上，第二谐波减速器(2-2)上的刚轮与捕获支撑筒(2-12)的侧壁固接， 小齿轮(2-3)安装在第二谐波减速器(2-2)的输出端上，小齿轮(2-3)与内齿轮(2-4)啮 合，内齿轮(2-4)的上端面与捕获力矩传感器(2-5)的下端面固接，捕获力矩传感器(2-5) 的上端设置在薄壁轴承(2-6)上的内环中心孔中，薄壁轴承(2-6)上的外环设置在连接环 (2-7)的中心孔内，连接环(2-7)的上端面与固定环(2-8)固接，连接环(2-7)和固定环 (2-8)的组件设置在捕获支撑筒(2-12)内腔的上部，且连接环(2-7)与捕获支撑筒(2-12) 侧壁固接，固定环(2-8)的下端面设有旋转环安装槽(2-8-1)，旋转环安装槽(2-8-1)中装 有旋转环(2-9)，且旋转环(2-9)的下端与捕获力矩传感器(2-5)的上端面固接，三根钢丝 绳(2-10)均布在固定环(2-8)和旋转环(2-9)的内腔中，且每根钢丝绳(2-10)的一端与 固定环(2-8)的内壁固接，每根钢丝绳(2-10)的另一端通过转轴(2-11)与旋转环(2-9) 连接，捕获接口装置(1)上的捕获锥(1-2)与三根钢丝绳(2-10)连接，连接筒(2-20)与捕 获力矩传感器(2-5)的下端面连接。
7. 根据权利要求6所述用于太空环境的大型机械手，其特征在于所述凸轮定位装置 (6)由凸轮定位环(6-1)和三个定位凸轮(6-2)组成，凸轮定位环(6-1)的端面上均布设有 三个定位槽(6-1-1)，每个定位槽(6-1-1)中配有一个定位凸轮(6-2)，每个定位凸轮(6-2) 的根部固装在捕获接口装置(1)上的捕获法兰(1-3)上。
8. 根据权利要求7所述用于太空环境的大型机械手，其特征在于所述机械手还包括 六个冗余平面检测开关组件(7)，所述冗余平面检测开关组件(7)由开关支撑座(7-1)、两 个开关弹簧(7-2)、导电长半环(7-3)、两个导电二分之一长半环(7-4)、两个接触开关帽 (7-5)和接触开关罩(7-6)组成，两个导电二分之一长半环(7-4)对称设置且与导电长半环 (7-3)形成长环，两个开关弹簧(7-2)分别垂直设置在开关支撑座(7-1)的上端面上，且两 个开关弹簧(7-2)分别位于长环内孔的两端，每个开关弹簧(7-2)上套装有一个接触开关 帽(7-5)，接触开关罩(7-6)套在两个接触开关帽(7-5)、导电长半环(7-3)和两个导电二 分之一长半环(7-4)的外面，且接触开关罩(7-6)的底端面与开关支撑座(7-1)的上端面 接触，凸轮定位装置(6)上的凸轮定位环(6-1)的上端面上均布设有六个开关组件安装槽 (6-1-2)，每个开关组件安装槽(6-1-2)中装有一个冗余平面检测开关组件(7)。
9. 根据权利要求8所述用于太空环境的大型机械手，其特征在于所述机械手还包括 摄像头(8)，摄像头(8)安装在支撑圆筒(4)的外侧壁上。
全文摘要
用于太空环境的大型机械手，它涉及一种机械手。本发明为解决现有机械手大多存在着捕获质量小，捕获冲击大，本体质量大，连接精度不高的问题。捕获时，启动第二直流无刷电机通过第二谐波减速器带动小齿轮转动，内齿轮带动捕获力矩传感器转动，从而带动旋转环转动，三根钢丝绳在旋转环的带动下将捕获接口装置上的捕获锥夹紧，即完成捕获；启动第一直流无刷电机通过第一谐波减速器带动主动齿轮转动，被动齿轮带动滚珠丝杠转动，滚珠螺母沿滚珠丝杠向下移动，通过拖动力矩传感器带动捕获装置上的捕获支撑筒向下移动，捕获支撑筒带动上直线轴承和下直线轴承沿导轨向下移动，即完成空间拖动。本发明用于空间大容差、微重力的环境下捕获空间载荷舱。
文档编号B25J9/08GK101708608SQ200910073300
公开日2010年5月19日 申请日期2009年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者介党阳, 刘伊威, 刘宏, 谭益松 申请人:哈尔滨工业大学