一种环抱抓捕空间碎片的装置的制作方法

本实用新型涉及航空航天领域，尤其是一种抓捕空间碎片的装置。

背景技术：

进入二十一世纪后，随着航天技术的发展，空间碎片的危害日益增大。众多空间碎片大小不一，来源不同，其中不乏质量体积都很大的碎片，如运载火箭上面级，失效卫星等。对于这种大型碎片，现有的抓捕方式主要有单机械臂或多机械臂终端机构对目标碎片外表面上某一突起物的锁扣，如对接环，天线支架等；飞网缠绕目标碎片；针对某些圆柱体目标，环抱机构对目标的给定位置进行环抱等。

上述的现有抓捕方式，除去飞网抓捕外，都需要知道目标碎片精确的姿态信息，这给姿态参数测量和估计带来了很大的挑战。同时参数估计需要进行大量的绕飞观测，需要消耗大量的燃料和时间。理想状态是能在对目标碎片参数所知不多的情况下，实施抓捕，并在抓捕过程中获得更多的观测信息以加快参数估计，最终完成抓捕。

技术实现要素：

针对还未得到精确姿态参数的情况，本实用新型提供了一种环抱抓捕空间碎片的装置，能够抓捕姿态参数未知的空间碎片。

本实用新型的技术方案具体如下：

一种环抱抓捕空间碎片的装置，包括航天器基座和均布在航天器基座上并用于环抱空间碎片的机械臂，所述机械臂上设有力传感器，所述力传感器与航天器基座内的控制单元连接用于控制机械臂收缩以环抱空间碎片。

进一步，所述航天器基座为立方体结构，在该立方体结构的四个侧面上朝向抓捕面方向上均匀布置有所述机械臂。

进一步，每个机械臂由多段构成，相邻段之间通过关节电机驱动。

进一步，机械臂的相邻段之间设置有关节扭力传感器。

进一步，机械臂朝向抓捕面的一侧铺有缓冲层，缓冲层下方铺设所述的力传感器。

进一步，所述航天器基座朝向抓捕面的顶面进一步还设有突台，所述突台在朝向抓捕面的顶面设有缓冲层，缓冲层底面铺设力传感器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的一种环抱抓捕空间碎片的装置，包括航天器基座和均布在航天器基座上并用于环抱空间碎片的机械臂，所述机械臂上设有力传感器，所述力传感器与航天器基座内的控制单元连接用于控制机械臂收缩以环抱空间碎片。当该装置碰撞到目标时，通过机械臂的力传感器将目标参数传输给控制单元，控制单元进而控制航天器基座移动并转动，同时控制机械手收缩，直到将目标碎片抓捕。该装置可在目标姿态参数未知的情况下实施抓捕，同时可获得目标的参数信息，节省了大量的观测时间和燃料消耗。

进一步，当航天器基座抓捕面上设有的突台，当突台上设有的力传感器检测到目标信号时，可确定机械手将目标碎片抓捕牢固。

进一步，为了使抓捕装置在抓捕过程中由于速度过快而对装置本体造成不同程度的损伤，可在该装置的抓捕面上铺设缓冲层。

附图说明

图1为本实用新型装置的结构示意图；

图2为抓捕过程示意图。

其中，1、航天器基座 2、机械臂 3、缓冲层 4、突台

具体实施方式

以下结合附图说明对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型提供了一种环抱抓捕空间碎片的装置，包括航天器基座1和机械臂2航天器基座1主要由突台4、航天器本体、发动机和控制单元组成。突台4设置在航天器基座的顶面，即朝向抓捕面的一个面，该突台的表面设置有缓冲层3，在缓冲层3下方铺设力传感器，该力传感器与航天器基座1内的控制单元连接。

机械臂2共设有四根，均布在航天器基座1抓捕面的四周，每个机械臂2由两段构成，通过关节电机驱动，同时两段之间设有关节扭力传感器。每段机械臂2朝向抓捕面的一侧铺有缓冲层3，缓冲层3下方铺设力传感器，该力传感器与航天器基座1内的控制单元连接。

该环抱抓捕空间碎片装置的工作过程为：各个机械臂2张开，在航天器基座1的推动下朝向目标靠近，当装置的任意部分碰撞到目标后，碰撞部分的力传感器将接收到的目标参数传输到控制单元，控制单元计算出目标与该装置的质量及速度关系，进而产生控制信号，控制碰撞部分跟进目标，航天器基座1将产生反向或随动的运动。

如图2所示，当装置的任意部分碰撞到目标后，控制单元控制航天器基座1向目标的侧后方平移，同时转动航天器基座1，并收缩各个机械臂2。重复该碰撞过程，最终完成对目标碎片的抓捕，并获得目标参数。

本实用新型可以在目标姿态参数未知的情况下实施抓捕，同时可以获得目标的参数信息，节省了大量的观测时间和燃料消耗。