一种基于机械臂的空间板状载荷重复锁紧固定装置的制作方法

本发明涉及航天设备领域，具体涉及一种基于机械臂的空间板状载荷重复锁紧固定装置。

背景技术：

空间板状载荷越来越多地被用在空间站舱外实验平台上来进行各类空间科学实验或用来对一些仪器和设备进行承载。空间板状载荷在机械臂的作用下要实现重复插拔的操作，要求空间板状载荷及其锁紧固定机构能实现低冲击可重复锁紧与释放功能，而且锁紧固定机构要具有结构简单化、轻量化及低功耗的特点。传统的基于火工品的连接分离方式由于高冲击、高功耗、一次性等缺点，已经很难适用于空间中低冲击重复连接与分离的要求。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

技术实现要素：

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种基于机械臂的空间板状载荷重复锁紧固定装置，其包括：空间板状载荷和空间板状载荷锁紧固定机构,所述空间板状载荷锁紧固定机构用于承载、限位和锁紧所述空间板状载荷。

较佳的，所述空间板状载荷锁紧固定机构包括：

主体，用于承载所述空间板状载荷，并对所述空间板状载荷进行限位；

驱动单元，其设置在所述空间板状载荷上，用于驱动执行动作单元完成限位动作；

执行动作单元，其设置在所述空间板状载荷上，所述执行动作单元在机械臂的作用下，用于配合所述本体和所述驱动单元，完成对所述空间板状载荷的锁紧动作及解除锁紧动作；

检测单元，其设置在所述主体上，用于检测所述空间板状载荷到达指定位置，并将位置信息发送到控制系统，所述控制系统控制所述机械臂由主动运动变为随动运动；

控制单元，其设置在所述主体上，用于控制所述机械臂释放所述空间板状载荷。

较佳的，所述主体包括锁紧框架和锁紧底座，所述锁紧框架与所述锁紧底座固定连接，所述锁紧底座内部是与所述空间板状载荷底部斜面相配合的斜面结构。

较佳的，所述执行动作单元包括：

传动子单元，其设置在所述空间板状载荷上，用于传递所述驱动单元的驱动力；

导向子单元，其设置在所述空间板状载荷上，用于约束所述驱动单元，并在对所述空间板状载荷进行锁紧和解除锁紧的过程中起导向作用。

较佳的，所述检测单元为检测弹片，其设置在所述锁紧框架入口处，所述检测弹片通过电信号将所述空间板状载荷的位置信息发送到所述控制系统。

较佳的，所述空间板状载荷在所述机械臂的作用下运动至所述锁紧框架入口时，所述机械臂由主动运动变为随动运动。

较佳的，所述控制单元为微动开关，其设置在所述锁紧底座上。

较佳的，所述空间板状载荷锁紧固定机构还包括防护单元，其设置在所述锁紧框架的两侧端面，用于防止多余物掉落。

较佳的，所述防护单元为多余物防护网。

较佳的，所述锁紧框架与所述空间板状载荷的配合处单侧预留0.1mm，用于防止所述空间板状载荷与所述锁紧框架配合时出现卡滞现象。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明提供了一种基于机械臂的空间板状载荷重复锁紧固定装置，本发明的空间板状载荷重复锁紧固定装置可以在机械臂的作用下，实现对空间板状载荷的重复插拔操作，具有对空间板状载荷的可重复锁紧与释放功能，并保证空间板状载荷在本空间板状载荷重复锁紧固定装置内可靠锁紧；本发明的空间板状载荷重复锁紧固定装置具有结构简单化、轻量化以及低功耗的特点，本发明可促进空间板状载荷的在轨工程应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明的一种空间板状载荷重复锁紧固定装置的结构示意图；

图2为实施例1的空间板状载荷锁紧机构主体的结构示意图；

图3为实施例1的空间板状载荷锁紧机构的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例1

如图1所示，为本实施例提供的一种空间板状载荷重复锁紧固定装置的结构示意图，该空间板状载荷重复锁紧固定装置包括：空间板状载荷1和空间板状载荷锁紧机构2。所述空间板状载荷锁紧固定机构2用于承载、限位和锁紧所述空间板状载荷1。

空间板状载荷锁紧机构2包括主体、驱动单元、执行动作单元、检测单元和控制单元，主体用于承载空间板状载荷，并对空间板状载荷进行限位；驱动单元，其设置在空间板状载荷上，用于驱动执行动作单元完成限位动作；执行动作单元，其设置在空间板状载荷上，执行动作单元在机械臂的作用下，用于配合本体和驱动单元，完成对空间板状载荷的锁紧动作及解除锁紧动作；检测单元，其设置在主体上，用于检测空间板状载荷到达指定位置，并将位置信息发送到控制系统，控制系统控制所述机械臂由主动运动变为随动运动；控制单元，其设置在主体上，用于控制机械臂释放所述空间板状载荷。

如图2和图3所示，图2为本实施例的空间板状载荷锁紧机构主体的结构示意图，图3为本实施例的空间板状载荷锁紧机构的结构示意图，主体包括锁紧框架201和锁紧底座202，锁紧框架201的下端通过螺钉与锁紧底座202固定连接，锁紧底座202内部是与空间板状载荷1底部斜面相配合的斜面结构。驱动单元包括括复位弹簧211和锁紧弹簧212；执行动作单元包括传动子单元和导向子单元，传动子单元设置在空间板状载荷1上，用于传递所述驱动单元的驱动力，导向子单元设置在空间板状载荷1上，用于约束所述驱动单元，并在对空间板状载荷1进行锁紧和解除锁紧的过程中起导向作用，其中，传动子单元包括触发把手221、拉绳预紧螺钉222、凯夫拉绳223和锁紧销224，导向子单元包括导向柱225和转向滑轮226；检测单元为检测弹片231,其设置在主体上，用于检测空间板状载荷1到达指定位置，并将位置信息发送到控制系统，所述控制系统控制所述机械臂由主动运动变为随动运动；控制单元为微动开关241，其设置在所述主体上，用于控制所述机械臂释放空间板状载荷1。

锁紧框架201的下端通过螺钉与锁紧底座202固定连接，锁紧框架201上与空间板状载荷机构1中锁紧销224对应的位置上设置有锥形凹槽，用于配合锁紧时锁紧销224伸出的尖端，从而对空间板状载荷进行限位。

空间板状载荷1包括空间板状载荷把手101和空间板状载荷主体102，空间板状载荷把手101和空间板状载荷主体102之间设置两根导向柱225，触发把手221套装在导向柱225上，复位弹簧211套设在空间板状载荷把手101和触发把手221之间的导向柱225上，拉绳预紧螺钉222通过螺接固定在触发把手221上。触发把手221和空间板状载荷把手101上分别设有凹槽，用于方便机械臂抓握，此处值得指出的是，凹槽个数可根据具体情况设定，本说明书中以设置三个凹槽为例对本发明进行说明。凯夫拉绳223的一端固定在拉绳预紧螺钉222上，凯夫拉绳223的另一端穿过空间板状载荷主体上与之相应的安装孔固定在锁紧销224上，由于锁紧销224锁定方向与机械臂提升方向垂直，因此在凯夫拉绳223的驱动路径上设置有转向滑轮226，转向滑轮226的回转轴通过螺钉直接拧紧固定在空间板状载荷主体102上。锁紧弹簧212套设在凯夫拉绳223和锁紧销224的连接位置外部，锁紧弹簧212的一端顶靠在锁紧销224上，锁紧弹簧212的另一端顶靠在空间板状载荷主体102与之相对应的安装槽内。对空间板状载荷1进行限位和释放时，机械臂进行主动运动，压紧触发把手221和空间板状载荷把手101上预设的凹槽，触发把手221向上运动，复位弹簧211压缩，拉动凯夫拉绳223，凯夫拉绳223拉动锁紧销224，压缩锁紧弹簧212，锁紧销224尖端缩回，实现释放动作；机械臂松开后，复位弹簧211由压缩状态恢复原长，触发把手221在复位弹簧211的弹簧力作用下向下运动恢复到初始状态，同时锁紧弹簧212由压缩状态恢复原长，锁紧弹簧212的弹簧力推动锁紧销224尖端伸出，锁紧销224尖端配合到锁紧框架201预设的锥形凹槽内，并拉动凯夫拉绳223，完成对空间板状载荷的固定，实现限位动作。

检测弹片231设置在空间板状载荷锁紧机构主体入口处的锁紧框架201上，用于检测空间板状载荷1的运动位置并控制机械臂随动下放，防止机械臂运动偏差导致的结构破坏；微动开关241设置在锁紧底座202底端一侧，用于控制机械臂释放空间板状载荷1。

其中，空间板状载荷1的厚度设置为10mm，实际应用时，空间板状载荷的厚度可以根据实际情况作最优设置。锁紧框架201与空间板状载荷配合处单侧预留0.1mm间隙，以防止空间板状载荷与锁紧框架201配合时由于变形和温度变化引起卡滞现象。在本发明中，空间板状载荷1下端斜面与锁紧底座202斜面相互配合，加上锁紧销224的锁定作用，可以保证空间板状载荷在锁紧框架201内可靠锁紧，在上升器飞行阶段，可以防止空间板状载荷碰撞锁紧框架201。

工作时，机械臂压紧触发把手221上和空间板状载荷把手101预设的凹槽，触发把手221向上运动，复位弹簧211压缩，拉动凯夫拉绳223，凯夫拉绳223拉动锁紧销224，压缩锁紧弹簧212，锁紧销224尖端缩回。机械臂控制空间板状载荷运动，当空间板状载荷运动到锁紧框架201上方时，需要放置在锁紧框架201内，由于机械臂运动存在偏差，为防止机械臂运动偏差导致的结构破坏，在锁紧框架201入口处设计有较大的容差尺寸。在锁紧框架21上端安装检测弹片231，空间板状载荷进入锁紧框架21时，先与检测弹片231接触，压缩检测弹片231形成电信号，并发送给控制系统，控制系统识别电信号后，控制机械臂继续向下移动空间板状载荷。机械臂控制空间板状载荷随动运动到锁紧框架201底端后，触发微动开关241，微动开关241给机械臂信号，从而释放空间板状载荷，复位弹簧211由压缩状态恢复原长，触发把手221在复位弹簧211的弹簧力作用下向下运动恢复到初始状态，同时锁紧弹簧212由压缩状态恢复原长，锁紧弹簧212的弹簧力推动锁紧销224尖端伸出，配合到锁紧框架201预设的锥形凹槽内，对空间板状载荷进行限位，并拉动凯夫拉绳223，锁紧动作完成。本发明的空间板状载荷重复锁紧固定装置具有结构简单化、轻量化以及低功耗的特点。

本发明提供的一种基于机械臂的空间板状载荷重复锁紧固定装置，可以在机械臂的作用下，实现对空间板状载荷的重复插拔操作，具有对空间板状载荷的可重复锁紧与释放功能，保证空间板状载荷在本空间板状载荷重复锁紧固定装置内可靠锁紧；本发明的空间板状载荷重复锁紧固定装置具有结构简单化、轻量化以及低功耗的特点，本发明可促进空间板状载荷的在轨工程应用。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例的空间板状载荷锁紧固定机构还包括防护单元。防护单元设置在所述锁紧框架的两侧端面，用于防止多余物掉落。防护单元为多余物防护网，其设置在锁紧框架的两侧端面，用于防止多余物掉落，从而防止空间板状载荷工作后表面残渣污染其他设备，并防止多余物碎屑进入太空，污染太空环境。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。