一种抓握式充气抓捕手的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于航天技术领域，具体涉及一种抓握式充气抓捕手。
【背景技术】
[0002]对空间目标(包括合作目标和非合作目标)进行在轨操作和服务需要有抓捕机构完成目标的在轨抓捕、释放及相对固定等操作；现有的空间目标抓捕机构主要采用机械式手爪机构，可用于实现空间合作目标的抓捕。但利用机械式手爪抓捕机构进行非合作目标的抓捕，包括未安装合作抓持机构的己方飞行器、己方装置合作部件发生故障或失效卫星、对方航天器、空间大尺寸碎片等，则将大量增加抓捕机构的尺寸和关节数量，增大了抓捕机构及其控制系统的复杂程度、整体质量和操作难度，降低了系统的可靠性，增加了制造和发射成本，而且容易对目标造成损伤。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了解决现有的空间目标抓捕机构存在的上述问题，提供了一种抓握式充气抓捕手，其技术方案如下:
一种抓握式充气抓捕手，它包含机械臂控制机构，在机械臂控制机构上设置有多个机械臂，多个机械臂环形排列，由机械臂控制机构控制多个机械臂做向内侧抓握动作和向外侧张开动作，在每个机械臂的前端分别设置有一个弧形的充气伸展臂，每个充气伸展臂均向内侧弯曲；在每个充气伸展臂的外侧分别设置有纵向的卷簧，每根卷簧展开的长度与对应的充气伸展臂的长度相同，每根卷簧的外侧表面与对应的充气伸展臂粘接，使充气伸展臂在充气前随卷簧向外侧卷曲。
[0004]充气伸展臂采用柔性复合材料，充气伸展臂的管壁由内到外依次为气密层、承力层、加热层和防滑层，气密层材料为丁基橡胶薄膜材料，保证抓捕手内充气压力的稳定性；承力层材料为芳纶纤维复合材料，是承担抓捕手充气压力的主要结构；加热层为电热丝，保证抓捕手在空间低温条件下结构内部气压的稳定性及材料性能；防滑层采用防滑橡胶材料，直接与目标接触的材料层，用来增大目标体与抓捕手间接触面的摩擦力，可防止目标滑脱，可以仅在充气伸展臂的内侧面设置防滑层，减小整体质量。
[0005]在每根充气伸展臂的后端均设置有气嘴，可以与充放气控制系统连接，分别控制每根内充气支撑芯管单独进行充放气。
[0006]本发明的有益效果为:充气伸展臂延伸了机械臂的长度和操控范围，显著缩短了机械臂的尺寸，只需要很短的机械臂带动充气伸展臂即可，具有发射体积小、重量轻、展开可靠等优点，可对更大尺寸的非合作目标进行抓捕，且不需配合安装在目标体上的抓持机构，对于具有不规则形状及较大尺寸范围的目标有良好的适应能力，可针对不同形状、尺寸的目标实现两爪、三爪、多爪的抓捕方式；可实现多爪的合拢式抓捕，尤其是对于球形或类球形目标的抓捕更为有效；充气伸展臂充气后具有足够的结构刚度，使抓捕手抓捕目标后与被抓目标间形成硬连接，便于对目标进行移动、固定等操作，对目标抓捕和释放过程控制方式简单可靠，易于控制，充气臂采用柔性复合材料，不会对目标造成损伤。
[0007]【附图说明】:
图1是本发明的结构示意图；
图2是充气伸展臂的管壁结构示意图。
[0008]【具体实施方式】:
参照图1和图2，一种抓握式充气抓捕手，它包含机械臂控制机构1，在机械臂控制机构I上设置有多个机械臂2，多个机械臂2环形排列，由机械臂控制机构I控制多个机械臂2做向内侧抓握动作和向外侧张开动作，在每个机械臂2的前端分别设置有一个弧形的充气伸展臂3，每个充气伸展臂3向内侧弯曲；在每个充气伸展臂3的外侧分别设置有纵向的卷簧3-1，每根卷簧3-1展开的长度与对应的充气伸展臂3的长度相同，每根卷簧3-1的外侧表面与对应的充气伸展臂3粘接，使充气伸展臂3在充气前随卷簧3-1向外侧卷曲。
[0009]充气伸展臂3采用柔性复合材料，充气伸展臂3的管壁由内到外依次为气密层3-2、承力层3-3、加热层3-4和防滑层3-5，气密层3_2材料为丁基橡胶薄膜材料，保证抓捕手内充气压力的稳定性；承力层3-3材料为芳纶纤维复合材料，是承担抓捕手充气压力的主要结构；加热层3-4为电热丝，保证抓捕手在空间低温条件下结构内部气压的稳定性及材料性能；防滑层3-5采用防滑橡胶材料，直接与目标接触的材料层，用来增大目标体与抓捕手间接触面的摩擦力，可防止目标滑脱，可以仅在充气伸展臂3的内侧面设置防滑层3-5，减小整体质量。
[0010]在每根充气伸展臂3的后端均设置有气嘴，可以与充放气控制系统连接，分别控制每根内充气支撑芯管单独进行充放气。
[0011]工作原理:充气伸展臂3采用柔性复合材料制造，在无充气压力驱动时，可随卷簧3-1卷曲折叠，便于运载；抓捕目标时，对充气伸展臂3进行充气展开，然后由机械臂2控制多根充气伸展臂3抓握目标，释放目标时，可以由机械臂2控制多根充气伸展臂3张开，也可以直接将每根充气伸展臂3进行放气，充气伸展臂3放气后随卷簧3-1卷曲折叠，将目标释放。
[0012]以五根机械臂2为例，一种抓握式充气抓捕手，它包含五根机械臂2，抓捕目标时，可以利用相邻的两根机械臂2与相对的一根机械臂2配合抓捕目标，也可以五根机械臂2同时对目标进行合围抓捕。
【主权项】
1.一种抓握式充气抓捕手，它包含机械臂控制机构(I)，在机械臂控制机构(I)上设置有多个机械臂(2)，其特征在于多个机械臂(2)环形排列，由机械臂控制机构(I)控制多个机械臂(2)做向内侧抓握动作和向外侧张开动作，在每个机械臂(2)的前端分别设置有一个弧形的充气伸展臂(3)，每个充气伸展臂(3)向内侧弯曲；在每个充气伸展臂(3)的外侧分别设置有纵向的卷簧(3-1)，每根卷簧(3-1)展开的长度与对应的充气伸展臂(3)的长度相同，每根卷簧(3-1)的外侧表面与对应的充气伸展臂(3)粘接。
2.如权利要求1所述一种抓握式充气抓捕手，其特征在于充气伸展臂(3)采用柔性复合材料，充气伸展臂(3)的管壁由内到外依次为气密层(3-2)、承力层(3-3)、加热层(3-4)和防滑层(3-5)，气密层(3-2)材料为丁基橡胶薄膜材料；承力层(3-3)材料为芳纶纤维复合材料；加热层(3-4)为电热丝；防滑层(3-5)采用防滑橡胶材料。
3.如权利要求1所述一种抓握式充气抓捕手，其特征在于在每根充气伸展臂(3)的后端均设置有气嘴。
4.如权利要求1所述一种抓握式充气抓捕手，其特征在于它包含五根机械臂(2)。
【专利摘要】一种抓握式充气抓捕手，属于航天技术领域，解决了现有的空间目标抓捕机构存在的问题，它包含机械臂控制机构，在机械臂控制机构上设置有多个机械臂，多个机械臂环形排列，由机械臂控制机构控制多个机械臂做向内侧抓握动作和向外侧张开动作，在每个机械臂的前端分别设置有一个弧形的充气伸展臂，每个充气伸展臂均向内侧弯曲；在每个充气伸展臂的外侧分别设置有纵向的卷簧，每根卷簧展开的长度与对应的充气伸展臂的长度相同，每根卷簧的外侧表面与对应的充气伸展臂粘接，使充气伸展臂在充气前随卷簧向外侧卷曲，本发明用于抓捕空间大尺寸非合作目标。
【IPC分类】B64G1-66, B25J15-10
【公开号】CN104743140
【申请号】CN201510139312
【发明人】苗常青
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月28日