一种用于星表固定的多足趾固定器的制作方法

本发明属于深空探测，尤其涉及一种用于星表固定的多足趾固定器。

背景技术：

1、随着空间探测技术的发展，对小行星开展探测成为一项新任务。小行星表面引力微弱，地质形貌特征复杂，介质特性多样，温度变化范围大，星表探测器着陆时及着陆后易反弹及飘走；因此，进行表面附着固定成为开展探测任务的重要前提。目前已有的粘附、胶粘、钻孔等固定方式均针对特定介质，对工作环境特性要求较高，或对探测器的资源需求苛刻，对星表特性适应能力较差，因此需要一种对星表特性适应能力较广的表面附着固定方案。

技术实现思路

1、本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种用于星表固定的多足趾固定器，可安装于空间机器人末端，通过单电机进行驱动，实现对多种不规则地形的行星表面的重复覆形附着固定。

2、为了解决上述技术问题，本发明公开了一种用于星表固定的多足趾固定器，包括：驱动模块、收放机构、张紧机构、固定执行动作模块、锁死机构和本体模块；

3、本体模块，用于作为驱动模块、收放机构、张紧机构、固定执行动作模块和锁死机构的安装本体，实现驱动模块、收放机构、张紧机构、固定执行动作模块和锁死机构的安装固定；

4、驱动模块，用于驱动收放机构和张紧机构动作；

5、收放机构，用于在驱动模块的驱动下，驱动固定执行动作模块执行展开或收拢动作；

6、张紧机构，用于在驱动模块的驱动下，驱动固定执行动作模块执行伸缩动作；

7、固定执行动作模块，用于在收放机构和张紧机构的驱动下，完成对星表的附着固定；

8、锁死机构，用于在固定执行动作模块完成对星表的附着固定后，进行刚化锁紧，保证多足趾固定器在固定状态下的稳定性。

9、在上述用于星表固定的多足趾固定器中，本体模块，包括：轴承外壳、轴承压盖、壳体、卡块、中心支撑座、底座、滑轮c、滑轮轴c、滑轮d和滑轮轴d；

10、轴承外壳、卡块、中心支撑座和底座分别与壳体固连；其中，轴承外壳安装于壳体上部，卡块安装于壳体外侧壁，中心支撑座安装于壳体内腔中部，底座安装于壳体底部；

11、滑轮c通过滑轮轴c固定于底座中；滑轮d通过滑轮轴d固定于底座中。

12、在上述用于星表固定的多足趾固定器中，驱动模块，包括：电机、联轴器、一对角接触球轴承、丝杠、螺母、活塞a、恢复弹簧c、深沟球轴承、圆柱销、活塞b和恢复弹簧f；

13、一对角接触球轴承通过轴承压盖封装在轴承外壳内；

14、深沟球轴承安装在底座中；

15、丝杠通过上端的一对角接触球轴承和下端的深沟球轴承支撑运动；螺母套装在丝杠上与丝杠螺纹配合；

16、电机安装在壳体顶部，通过联轴器与丝杠连接；

17、活塞a安装在螺母下方，在恢复弹簧c的弹簧力和中心支撑座约束下进行位置保持；

18、活塞b上安装多个圆柱销，与底座保持同轴状态，并可沿底座中心位置的柱面导向上下滑动，在恢复弹簧f弹簧力作用下进行向上运动复位。

19、在上述用于星表固定的多足趾固定器中，收放机构，包括：收紧架导向杆、恢复弹簧e、恢复弹簧a、弹簧导向杆、收紧架、滑轮a、滑轮轴a、绳a和螺母导向杆；

20、收紧架导向杆为三个，三个收紧架导向杆均布在轴承外壳和中心支撑座之间，作为收放机构进行上下运动的导向；其中，各收紧架导向杆的一端与轴承外壳连接，另一端与中心支撑座连接；

21、收紧架安装在壳体内腔中正上方，可沿三根均布安装固定在中心支撑座上的收紧架导向杆上下移动；

22、螺母导向杆为三个，三个螺母导向杆均布固定在收紧架上；

23、恢复弹簧e安装在收紧架的中心处，上端与轴承外壳下端面接触，为收紧架向下运动保持与螺母贴合接触提供弹簧力；

24、滑轮a通过滑轮轴a安装在弹簧导向杆下端，为绳a提供传动变向；

25、绳a一端固定在中心支撑座上，另一端绕过滑轮a、滑轮c后固定在固定执行动作模块中的足趾组件上；

26、恢复弹簧a与弹簧导向杆同轴安装，为弹簧导向杆提供向上运动的动力，使绳a保持一定的张紧力，避免松弛钩挂干涉。

27、在上述用于星表固定的多足趾固定器中，张紧机构，包括：滑轮b、滑轮轴b、绳b和恢复弹簧b；

28、滑轮b为十二组，十二组滑轮b通过滑轮轴b均布安装在中心支撑座上端；

29、绳b一端与恢复弹簧b串联后与活塞a连接，另一端绕过滑轮b、滑轮c后与足趾组件中的足趾导杆连接。

30、在上述用于星表固定的多足趾固定器中，固定执行动作模块，包括：触地刺、扭簧和足趾组件；

31、足趾组件为十二个，扭簧为十二个；其中，各足趾组件分别通过相应的扭簧安装在底座外圆周上；

32、触地刺安装在锁死机构的压盖下端，在多足趾固定器初始下压接触星表时，在下压力下保持与星表的持续接触防止滑移，从而保障固定过程的稳定性。

33、在上述用于星表固定的多足趾固定器中，足趾组件，包括：绳轮、足趾转轴、限位销、调整螺丝、足趾套管、足趾导杆、恢复弹簧d、爪刺箱、回转片、固定片、爪刺片、销轴、柔性铰链a、柔性铰链b、柔性铰链c和限位轴；

34、足趾转轴穿过扭簧，将足趾组件安装在底座外圆周上；

35、绳轮通过两个限位销安装固定在足趾套管根部，与足趾转轴同轴连接；

36、调整螺丝安装在足趾套管上，与足趾套管为螺纹配合；调整螺丝为中空结构，轴线与绳轮的外圆周槽道相切；绳a绕绳轮外圆周槽道限位走线、穿过调整螺丝内孔固定在调整螺丝端部；其中，调整螺丝，用于通过对足趾套管拧紧状态的调整，实现对绳a的预紧；

37、足趾导杆安装于足趾套管内腔中，可在绳b拉力作用下沿足趾套管内腔限位面进行回缩滑动，并在恢复弹簧d的弹簧力作用下伸出滑动复位；

38、爪刺箱与足趾导杆端部固定连接；

39、柔性铰链a、柔性铰链b、柔性铰链c、回转片、固定片和爪刺片固定连接，共同组成一组完整的柔性片；其中，固定片通过柔性铰链a与回转片连接，回转片通过柔性铰链b和柔性铰链c与爪刺片连接；

40、多组柔性片通过两个个销轴共同固定在爪刺箱内腔中，通过爪刺箱内腔中的分隔片结构避免各柔性片相互运动干扰，通过固定在爪刺箱中的限位轴对各柔性片行程进行限位保护。

41、在上述用于星表固定的多足趾固定器中，锁死机构，包括：锁紧杆导向槽、压盖、锁紧杆、簧片、恢复弹簧g和滚轮；

42、恢复弹簧g套装在锁紧杆上；锁紧杆一端安装有簧片，另一端安装有滚轮；

43、锁紧杆安装在锁紧杆导向槽和压盖的腔体中。

44、在上述用于星表固定的多足趾固定器中，恢复弹簧a、弹簧导向杆、滑轮、滑轮轴、绳a、绳b、恢复弹簧b、锁紧杆、簧片、恢复弹簧g、滚轮和扭簧的数量均为十二，对应十二个足趾组件。

45、在上述用于星表固定的多足趾固定器中，多足趾固定器的工作过程如下：

46、电机正向转动，通过联轴器驱动丝杠转动，从而使螺母在丝杠上作直线向下运动；此时收放机构位于最上方，在恢复弹簧e的推力作用下随螺母共同向下运动，直至与中心支撑座接触限位运动停止，运动过程中绳a被释放，在扭簧作用下缓慢将足趾组件展开至与星表接触；

47、电机继续正向转动，螺母推动活塞a继续向下运动，直至活塞a和活塞b接触，运动过程中恢复弹簧b被拉伸，通过绳b将恢复弹簧b的力和位移传递给爪刺片，使爪刺片与运动路径中星表的微观凸起、沟壑或缝隙勾挂形成固定，爪刺片运动以横向位移为主，避免翻转产生脱附；

48、电机继续正向转动，螺母推动活塞a和活塞b共同向下运动，直到活塞b与压盖接触限位，运动过程中，与活塞b斜面接触的锁紧杆被沿径向挤出做直线运动，直至锁紧杆尾部的簧片逐步与足趾组件根部的绳轮抱死，使足趾组件在当前构型下锁死，完成固定构型刚化锁定。

49、本发明具有以下优点：

50、(1)本发明公开了一种用于星表固定的多足趾固定器，采用集成柔性片阵列的多足趾方式实现对行星表面附着固定，各足趾之间运动独立，各足趾中的柔性片运动也相对独立，柔性片阵列具备单独适应地形起伏的能力，提高了多足趾固定器对地形起伏的适应能力，解决了星表固定的难题。

51、(2)本发明公开了一种用于星表固定的多足趾固定器，通过触地刺勾挂行星表面缝隙或沟壑等凹凸不平处形成固定，通过多足趾共同作用提供锚固力，无需侵入星表岩石内部，具备星表地形的覆形适应能力。

52、(3)本发明公开了一种用于星表固定的多足趾固定器，采用单电机驱动，依次可实现足趾展开、张紧、构型锁死三个独立运动以及他们的逆动作，具有重复固定及释放功能，可重复使用。