專利名稱：空間鎖定電氣連接一體化機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空間電氣連接機構(gòu)。
背景技術(shù)：
空間大型機械手與載荷艙之間的連接剛度和電氣連接是空間操作技術(shù)發(fā)展的重 要組成部分。目前，國內(nèi)機械手如北京航天航空大學(xué)、中科院合肥智能研究所設(shè)計的空間機 械手只能夠滿足小載荷(數(shù)十千克)連接所需要的剛度，而且機械手本身不帶有電氣連接 機構(gòu)，需要宇航員艙外操作才能實現(xiàn)電氣連接，這極大的限制了空間機械手技術(shù)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有機械手只能夠滿足小載荷(數(shù)十千克)連接所需要的 剛度，且機械手自身不帶有電氣連接機構(gòu)，完成電氣連接需要宇航員艙外操作的問題，提供 一種空間鎖定電氣連接一體化機構(gòu)。 本發(fā)明包括捕獲接口裝置、捕獲裝置、拖動裝置、支撐圓筒、機械手法蘭、凸輪定位
裝置、四個鎖定機構(gòu)、大齒輪、驅(qū)動齒輪、第三諧波減速器、第三直流無刷電機、第三電磁制
動器和電氣插頭，所述拖動裝置、捕獲裝置和凸輪定位裝置上的凸輪定位環(huán)由下至上依次
設(shè)置在支撐圓筒的內(nèi)腔中，機械手法蘭與支撐圓筒的下端面連接，捕獲接口裝置位于凸輪
定位裝置上的凸輪定位環(huán)的上方，且捕獲裝置上的三根鋼絲繩與捕獲接口裝置上的捕獲錐
接觸，安裝在捕獲接口裝置上的定位凸輪設(shè)置在凸輪定位環(huán)上的定位槽中，四個鎖定機構(gòu)
均布在支撐圓筒外，且每個鎖定機構(gòu)上的支撐體上的圓弧面與支撐圓筒的上端外側(cè)壁固
接，大齒輪固裝在支撐圓筒的下端，且大齒輪同時與四個鎖定機構(gòu)上的外齒和驅(qū)動齒輪嚙
合，驅(qū)動齒輪設(shè)置在第三諧波減速器的輸出端上，第三諧波減速器的輸入端與第三直流無
刷電機的輸出端連接，第三電磁制動器設(shè)置在第三直流無刷電機的輸入端上，第三直流無
刷電機固裝在支撐圓筒的外側(cè)壁上，捕獲接口裝置上的每個鎖定槽中裝有一個電氣插頭。 本發(fā)明具有以下優(yōu)點一、本發(fā)明利用捕獲裝置2上三根柔性鋼絲繩，通過旋轉(zhuǎn)環(huán)
相對于固定環(huán)的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)鋼絲繩的張開或閉合，進而實現(xiàn)空間載荷艙的捕獲；本發(fā)明利用
拖動裝置上的滾珠絲杠與滾珠螺母的傳動將空間載荷艙進一步向支撐圓筒方向拖動，在凸
輪定位裝置上的三個定位凸輪與三個定位槽嚴密配合的同時，實現(xiàn)了空間載荷艙上的捕獲
接口裝置與捕獲裝置、拖動裝置、支撐圓筒和機械手法蘭的組件精確定位和可靠連接；本發(fā)
明利用四個鎖定機構(gòu)上的鎖定爪鎖定捕獲接口裝置，增加了捕獲接口裝置與捕獲裝置、拖
動裝置、支撐圓筒和機械手法蘭的組件的連接剛度，從而保證空間載荷艙的安全有效操作，
提高空間操作的成功率和準確率；在完成鎖定操作以后，利用電氣插座與電氣插頭完成電
氣連接，實現(xiàn)空間載荷艙與捕獲裝置、拖動裝置、支撐圓筒、機械手法蘭和四個鎖定機構(gòu)的
能源和控制信號連通，真正地由單純的捕獲轉(zhuǎn)變成聯(lián)合工作，不需要宇航員艙外操作即可
實現(xiàn)電氣連接，實現(xiàn)了整體操作。二、本發(fā)明具有捕獲質(zhì)量大0 40t)，本體質(zhì)量小，連接精
度高等優(yōu)點，在空間機械臂領(lǐng)域?qū)l(fā)揮巨大的作用。


圖l是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)立體圖；圖2是本發(fā)明的整體外部結(jié)構(gòu)主視圖；圖3是圖 2的A-A剖視圖；圖4是圖3的B-B剖視圖；圖5是直線支撐體7_1的結(jié)構(gòu)立體圖；圖6是 立板7-14的結(jié)構(gòu)立體圖；圖7是電氣插座架7-7的結(jié)構(gòu)立體圖；圖8是鎖定爪7-16的結(jié)構(gòu) 立體圖；圖9是絲杠7-3、插座架支撐體7-5、電氣插座架7_7、電氣插座7_8、第二直線電位 計7-21和直線電位計電刷7-22的連接結(jié)構(gòu)立體圖；圖10是捕獲接口裝置1、捕獲裝置2、 拖動裝置3、支撐圓筒4、機械手法蘭5和凸輪定位裝置6的連接結(jié)構(gòu)主剖視圖；圖11是捕 獲接口裝置1和捕獲裝置2的連接結(jié)構(gòu)主剖視圖；圖12是拖動力矩傳感器3-9的結(jié)構(gòu)立體 圖；圖13是捕獲接口裝置1的結(jié)構(gòu)立體圖；圖14是六個冗余平面檢測開關(guān)組件7、凸輪定 位裝置6與支撐圓筒4連接位置立體圖；圖15是冗余平面檢測開關(guān)組件7的結(jié)構(gòu)立體圖； 圖16是冗余平面檢測開關(guān)組件7的結(jié)構(gòu)立體圖(去掉接觸開關(guān)罩7-6);圖17是捕獲裝置 2上的旋轉(zhuǎn)環(huán)2-9在未轉(zhuǎn)動時，三根鋼絲繩2-10相對于捕獲錐1-2位置的狀態(tài)圖，圖18是 在旋轉(zhuǎn)環(huán)2-9的帶動下，三根鋼絲繩2-10收攏并接觸捕獲錐1-2位置的狀態(tài)圖，圖19是三 根鋼絲繩2-10纏繞住捕獲錐1-2的狀態(tài)圖，圖20是本發(fā)明的工作原理圖，即捕獲接口裝置 1剛被捕獲裝置2捕獲后，捕獲接口裝置1與支撐圓筒4的上端面存在較大的位移和角度誤 差的狀態(tài)圖；圖21是本發(fā)明的工作原理圖，即三根鋼絲繩2-10鎖定捕獲接口裝置l，縮小 了捕獲接口裝置1與支撐圓筒4的上端面之間的誤差的狀態(tài)圖；圖22是本發(fā)明的工作原理 圖，捕獲接口裝置1在拖動裝置3和凸輪定位裝置6的作用下，捕獲接口裝置1與支撐圓筒 4的上端面之間的誤差完全消除的狀態(tài)圖；圖23是鎖定機構(gòu)7的工作原理圖(鎖定機構(gòu)7 處于未工作狀態(tài))，圖24是鎖定機構(gòu)7的工作原理圖(鎖定機構(gòu)7進入捕獲接口裝置1上 的鎖定槽1-1-1中的狀態(tài))、圖25是鎖定機構(gòu)7的工作原理圖(鎖定機構(gòu)7卡在捕獲接口 裝置1上的鎖定槽1-1-1中的狀態(tài))；圖26是將捕獲裝置2、拖動裝置3、支撐圓筒4和機 械手法蘭5的組件安裝于機械臂11上，捕獲接口裝置1安裝于空間載荷艙10上的安裝位 置圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一 結(jié)合圖1、圖2和圖13說明本實施方式，本實施方式包括捕獲接 口裝置1、捕獲裝置2、拖動裝置3、支撐圓筒4、機械手法蘭5、凸輪定位裝置6、四個鎖定機 構(gòu)7、大齒輪8、驅(qū)動齒輪9、第三諧波減速器13、第三直流無刷電機14、第三電磁制動器15 和電氣插頭16，所述拖動裝置3、捕獲裝置2和凸輪定位裝置6上的凸輪定位環(huán)6-1由下至 上依次設(shè)置在支撐圓筒4的內(nèi)腔中，機械手法蘭5通過連接件與支撐圓筒4的下端面連接， 捕獲接口裝置1位于凸輪定位裝置6上的凸輪定位環(huán)6-1的上方，且捕獲裝置2上的三根 鋼絲繩2-10與捕獲接口裝置1上的捕獲錐l-2接觸，安裝在捕獲接口裝置1上的定位凸輪 6-2設(shè)置在凸輪定位環(huán)6-1上的定位槽6-1-1中，四個鎖定機構(gòu)7均布在支撐圓筒4外，且 每個鎖定機構(gòu)7上的支撐體7-1上的圓弧面7-1-1與支撐圓筒4的上端外側(cè)壁固接，大齒輪 8通過軸承固裝在支撐圓筒4的下端，且大齒輪8同時與四個鎖定機構(gòu)7上的外齒7-4-2-1 和驅(qū)動齒輪9嚙合，驅(qū)動齒輪9設(shè)置在第三諧波減速器13的輸出端上，第三諧波減速器13 的輸入端與第三直流無刷電機14的輸出端連接，第三電磁制動器15設(shè)置在第三直流無刷
7電機14的輸入端上，第三直流無刷電機14通過連接件固裝在支撐圓筒4的外側(cè)壁上，捕獲 接口裝置1上的每個鎖定槽1-1-1中裝有一個電氣插頭16。第三電磁制動器15的型號為 KEB COMBIPERM，第三電磁制動器15起斷電鎖定的作用。第三直流無刷電機14的型號為 Kit Frameless ;第三諧波減速器13的型號為HFUS-20-80-2S0，減速比為80。驅(qū)動齒輪9 的齒數(shù)為17、模數(shù)為2，大齒輪8的齒數(shù)為272、模數(shù)為2。
具體實施方式
二 結(jié)合圖2 圖9說明本實施方式，本實施方式的每個鎖定機構(gòu)7 由直線支撐體7-l、直線軸承7-2、絲杠7-3、絲杠驅(qū)動總成7-4、插座架支撐體7-5、壓緊螺母 7-6、電氣插座架7-7、電氣插座7-8、兩個第一銷軸7-9、兩個第一滑輪7-10、導(dǎo)桿7-11、鎖緊 力矩傳感器7-12、緩沖彈簧7-13、兩個立板7-14、兩個第二銷軸7-15、兩個鎖定爪7_16、兩 個第三銷軸7-17、兩個第三滑輪7-18、兩個復(fù)位彈簧7-19、兩個第六銷軸7-20、第二直線電 位計7-21和直線電位計電刷7-22組成，直線支撐體7-1與支撐圓筒4相對的端面上設(shè)有 與支撐圓筒4的外徑相一致的圓弧面7-1-1，直線支撐體7-1上的圓弧面7-1-1外側(cè)設(shè)有凸 緣7-1-2，凸緣7-1-2的上端面上設(shè)有凹槽7-1-3，凹槽7-1-3兩側(cè)的凸緣側(cè)壁的上端面設(shè) 有斜面7-1-5，凸緣7-1-2的兩側(cè)端面上設(shè)有導(dǎo)軌槽7-1-4，凹槽7-1-3的底端面上設(shè)有直 線軸承孔7-1-5，直線軸承7-2設(shè)置在直線軸承孔7-1-5中，絲杠7-3設(shè)置在直線軸承7_2 上的中心孔內(nèi)，絲杠7-3的上端穿過插座架支撐體7-5的中心孔與壓緊螺母7-6螺紋連接， 插座架支撐體7-5的上端與電氣插座架7-7的下端通過連接件固接，電氣插座架7-7的上 端面上設(shè)有電氣插座槽7-7-1，電氣插座7-8安裝在電氣插座槽7-7-1中，電氣插座架7-7 的兩端分別設(shè)有第一銷軸孔7-7-2，每個第一銷軸孔7-7-2中裝有一個第一銷軸7-9，每個 第一銷軸7-9上裝有一個第一滑輪7-10，導(dǎo)桿7-11套裝在絲杠7-3的中部，導(dǎo)桿7-11的下 端設(shè)置在鎖緊力矩傳感器7-12上的中心孔中，緩沖彈簧7-13套裝在導(dǎo)桿7-11上，每個立 板7-14的上端設(shè)有第二銷軸孔7-14-1 ，第二銷軸孔7-14-1下方的立板7-14上設(shè)有第六銷 軸孔7-14-2，位于第六銷軸孔7-14-2下方的立板7-14上設(shè)有導(dǎo)軌7_14_3，兩個立板7_14 對稱設(shè)置在支撐體7-1的兩側(cè)，且立板7-14上的導(dǎo)軌7-14-3設(shè)置在與其對應(yīng)的直線支撐 體7-1上的導(dǎo)軌槽7-1-4中，導(dǎo)軌7-14-3沿導(dǎo)軌槽7-1-4上下滑動，每個立板7_14的下端 面與鎖緊力矩傳感器7-12的上端面通過連接件連接，兩個鎖定爪7-16對稱設(shè)置，且每個鎖 定爪7-16上的第二銷軸孔7-16-2-3與立板7-14上的第二銷軸孔7_14_1通過一個第二銷 軸7-15連接，每個鎖定爪7-16上的第四銷軸7-16-5下方配有一個復(fù)位彈簧7_19，且每個 復(fù)位彈簧7-19的上端與其對應(yīng)的第四銷軸7-16-5連接，每個復(fù)位彈簧7-19的下端與其對 應(yīng)的第六銷軸7-20連接，絲杠7-3的下端設(shè)置在絲杠驅(qū)動總成7-4中，且絲杠7-3與絲杠 驅(qū)動總成7-4上的絲杠螺母7-4-1螺紋連接，第二直線電位計7-21設(shè)置在凹槽7-1-3內(nèi)， 且第二直線電位計7-21通過連接件固裝在直線支撐體7-1上，直線電位計電刷7-22設(shè)置 在第二直線電位計7-21與插座架支撐體7-5之間，且直線電位計電刷7-22通過連接件固 裝在插座架支撐體7-5上，直線電位計電刷7-22的刷頭第二直線電位計7-21接觸。第二 直線電位計7-21用以檢測出鎖定機構(gòu)7的位置，其型號為MBW100，其直線分辨率可以得到 O.Olmm，具有較高的測量精度和重復(fù)精度。絲杠7-3的型號為SFU1605-4，導(dǎo)程為5mm。直 線軸承7-2的型號為LM16LUU。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結(jié)合圖8說明本實施方式，本實施方式的每個鎖定爪7-16由 上爪7-16-l、兩個下爪7-16-2、第三滑輪7-16-3、第三銷軸7_16_4、第四銷軸7_16_5、兩
8個第五銷軸7-16-6和兩個第五滑輪7-16-7組成，每個下爪7-16-2的下端設(shè)有第五銷軸 孔7-16-2-1，每個下爪7-16-2下方設(shè)有第五滑輪通槽7-16-2-2，每個下爪7-16-2的上端 設(shè)有第二銷軸孔7-16-2-3，兩個下爪7-16-2平行設(shè)置在上爪7_16_1的下方，且兩個下爪 7-16-2上的第二銷軸孔7-16-2-3正對，兩個下爪7_16_2上的第五銷軸孔7-16-2-1正對， 上爪7-16-1與兩個下爪7-16-2制成一體，每個下爪7-16-2的第五滑輪通槽7-16-2-2處 設(shè)有一個第五滑輪7-16-7，每個第五滑輪7-16-7裝在與其對應(yīng)的第五銷軸7-16-6上，第 五銷軸7-16-6的兩端設(shè)置在與其對應(yīng)的第五銷軸孔7-16-2-1中，上爪7-16-1上與第一滑 輪7-10相對的一側(cè)端面上設(shè)有與第一滑輪7-10的輪弧面相一致的第一滑輪槽7-16-1-1， 上爪7-16-1的上端設(shè)有第三滑輪槽7-16-1-2，第三滑輪槽7-16-1-2兩側(cè)的上爪7_16_1 上分別設(shè)有第三銷軸孔7-16-1-3，第三滑輪7-16-3裝在第三銷軸7-16-4上，第三銷軸 7-16-4的兩端分別設(shè)置在第三滑輪槽7-16-1-2兩側(cè)的第三銷軸孔7-16-1-3中，上爪 7-16-1的下端設(shè)有開口槽7-16-1-4，開口槽7-16-1-4兩側(cè)的上爪7-16-1上分別設(shè)有第四 銷軸孔7-16-l-5，第四銷軸7-16-5的兩端分別設(shè)置在開口槽7-16-1-4兩側(cè)的第四銷軸孔 7-16-1-5中。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四結(jié)合圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式的絲杠驅(qū)動總成 7-4由絲杠螺母7-4-l、齒輪軸7-4-2和外殼7-4-3組成，齒輪軸7-4-2位于絲杠螺母7-4-1 的下方，且齒輪軸7-4-2與絲杠螺母7-4-1固接，齒輪軸7-4-2上設(shè)有外齒7-4_2_1，齒輪軸 7-4-2和絲杠螺母7-4-1的組件通過軸承設(shè)置在外殼7-4-3中。其它組成及連接關(guān)系與具 體實施方式二或三相同。
具體實施方式
五結(jié)合圖10、圖11和圖13說明本實施方式，本實施方式的捕獲接 口裝置1由捕獲接口板l-l、捕獲錐l-2、捕獲法蘭l-3、捕獲引導(dǎo)燈l-4和三個連接銷1-5 組成，捕獲錐1-2的上端與捕獲法蘭1-3連接，捕獲法蘭1-3與捕獲錐1-2的組件垂直設(shè)置 在捕獲接口板1-1的下端，且捕獲法蘭l-3通過連接件與捕獲接口板1-1的下端面固接，捕 獲引導(dǎo)燈l-4安裝于捕獲錐1-2的下端，至少三個連接銷l-5均布設(shè)置在捕獲接口板1-1 的上端面上，捕獲接口板1-1的下端面上均布設(shè)有四個鎖定槽l-l-l，且四個鎖定槽1-1-1 與四個鎖定機構(gòu)7—一正對。捕獲引導(dǎo)燈l-4起捕獲引導(dǎo)作用。捕獲接口裝置l通過至少 三個連接銷1-5與載荷艙10連接。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
四相同。
具體實施方式
六結(jié)合圖11說明本實施方式，本實施方式的捕獲裝置2由第二直 流無刷電機2-l、第二諧波減速器2-2、小齒輪2-3、內(nèi)齒輪2-4、捕獲力矩傳感器2-5、薄壁軸 承2-6、連接環(huán)2-7、固定環(huán)2-8、旋轉(zhuǎn)環(huán)2-9、三根鋼絲繩2_10、轉(zhuǎn)軸2-ll、捕獲支撐筒2_12、 第二電磁制動器2-13和連接筒2-20組成，第二電磁制動器2-13設(shè)置在第二直流無刷電機 2-1的輸入端上，第二諧波減速器2-2的輸入端與第二直流無刷電機2-1的輸出端連接，第 二直流無刷電機2-1和第二諧波減速器2-2設(shè)置在捕獲支撐筒2-12內(nèi)腔的下部，且第二直 流無刷電機2-1通過連接件固裝在捕獲支撐筒2-12的內(nèi)壁上，第二諧波減速器2-2上的剛 輪通過連接件與捕獲支撐筒2-12的側(cè)壁固接，小齒輪2-3安裝在第二諧波減速器2-2的輸 出端上，小齒輪2-3與內(nèi)齒輪2-4嚙合，內(nèi)齒輪2-4的上端面與捕獲力矩傳感器2-5的下端 面固接，捕獲力矩傳感器2-5的上端設(shè)置在薄壁軸承2-6上的內(nèi)環(huán)中心孔中，薄壁軸承2-6 上的外環(huán)設(shè)置在連接環(huán)2-7的中心孔內(nèi)，連接環(huán)2-7的上端面通過連接件與固定環(huán)2-8固 接，連接環(huán)2-7和固定環(huán)2-8的組件設(shè)置在捕獲支撐筒2-12內(nèi)腔的上部，且連接環(huán)2-7通
9過連接件與捕獲支撐筒2-12側(cè)壁固接，固定環(huán)2-8的下端面設(shè)有旋轉(zhuǎn)環(huán)安裝槽2-8-1 ，旋轉(zhuǎn) 環(huán)安裝槽2-8-1中裝有旋轉(zhuǎn)環(huán)2-9，且旋轉(zhuǎn)環(huán)2-9的下端與捕獲力矩傳感器2-5的上端面 固接，三根鋼絲繩2-10均布在固定環(huán)2-8和旋轉(zhuǎn)環(huán)2-9的內(nèi)腔中，且每根鋼絲繩2-10的一 端與固定環(huán)2-8的內(nèi)壁固接，每根鋼絲繩2-10的另一端通過轉(zhuǎn)軸2-11與旋轉(zhuǎn)環(huán)2-9連接， 捕獲接口裝置1上的捕獲錐1-2與三根鋼絲繩2-10連接，連接筒2-20通過連接件與捕獲 力矩傳感器2-5的下端面連接。第二電磁制動器2-13的型號為KEB COMBIPERM，第二電磁 制動器2-13可以在捕獲運動完成時，鎖定整個捕獲裝置2，防止捕獲接口裝置1逃逸。小 齒輪2-3與內(nèi)齒輪2-4嚙合傳動作為捕獲三根鋼絲繩2-10的傳動機構(gòu)；三根鋼絲繩2-10 作為捕獲的執(zhí)行機構(gòu)；第二直流無刷電機2-l和第二諧波減速器2-2作為捕獲的驅(qū)動機構(gòu)； 旋轉(zhuǎn)環(huán)2-9相對于固定環(huán)2-8沒有角度偏移量時，三根鋼絲繩2-10處于最大展開狀態(tài)，見 圖17 ;當(dāng)旋轉(zhuǎn)環(huán)2-9隨驅(qū)動機構(gòu)轉(zhuǎn)動并帶動三根鋼絲繩2-10收攏接觸捕獲錐1-2，在捕獲 錐1-2上產(chǎn)生接觸力F，在接觸力F的作用下，捕獲接口裝置1逐步趨近捕獲裝置2中央，見 圖18 ;旋轉(zhuǎn)環(huán)2-9相對于固定環(huán)2-8處于最大角度偏移時，三根鋼絲繩2-10處于最小收攏 狀態(tài)，見圖19。第二直流無刷電機2-l的型號為Kit Frameless ;第二諧波減速器2-2的型 號為HFUS-20-80-2S0 ;小齒輪2-3的齒數(shù)為17、模數(shù)為2 ;內(nèi)齒輪2-4的齒數(shù)為182、模數(shù)為 2 ;捕獲力矩傳感器2-5采用由應(yīng)變梁和應(yīng)變片構(gòu)成的力矩傳感器測量捕獲力的大小，實現(xiàn) 系統(tǒng)的閉環(huán)控制；薄壁軸承2-6的型號為CNG120BCA1，薄壁軸承2_6增加了系統(tǒng)的捕獲范 圍。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
五相同。
具體實施方式
七結(jié)合圖10和圖12說明本實施方式，本實施方式的拖動裝置3由 第一直流無刷電機3-l、第一諧波減速器3-2、主動齒輪3-3、被動齒輪3-4、滾珠絲杠3_5、 絲杠法蘭3-6、滾珠螺母3-7、壓縮彈簧3-8、拖動力矩傳感器3-9、第一電磁制動器3_10、三 個導(dǎo)軌組件3-11和直線電位計3-12組成，第一電磁制動器3-10設(shè)置在第一直流無刷電 機3-l的輸入端上，第一諧波減速器3-2的輸入端與第一直流無刷電機3-l的輸出端連接， 第一直流無刷電機3-1通過連接件固裝在支撐圓筒4的內(nèi)壁上，第一諧波減速器3-2上的 剛輪通過連接件與第一直流無刷電機3-1下端連接，主動齒輪3-3安裝在第一諧波減速器 3-2的輸出端上，主動齒輪3-3與被動齒輪3-4嚙合，被動齒輪3-4安裝在滾珠絲杠3_5的 輸入端上，滾珠絲杠3-5的下端通過軸承設(shè)置在絲杠法蘭3-6中，絲杠法蘭3-6通過連接件 與支撐圓筒4的內(nèi)壁連接，滾珠螺母3-7與滾珠絲杠3-5螺紋連接，壓縮彈簧3-8套裝在 滾珠螺母3-7上，拖動力矩傳感器3-9上的應(yīng)變梁支撐筒3-9-1套裝在壓縮彈簧3-8上，且 拖動力矩傳感器3-9上的應(yīng)變梁支撐筒3-9-1通過連接件與滾珠螺母3-7連接，滾珠絲杠 3-5的上端通過軸承與捕獲裝置2上的連接筒2-20連接，拖動力矩傳感器3-9上的三根應(yīng) 變梁3-9-2的外側(cè)端面與捕獲裝置2上的捕獲支撐筒2-12的內(nèi)壁連接，三個導(dǎo)軌組件3-11 與支撐圓筒4的軸線平行設(shè)置，且三個導(dǎo)軌組件3-11均布設(shè)置在捕獲裝置2上的捕獲支 撐筒2-12的外壁處，每個導(dǎo)軌組件3-11由上直線軸承3-ll-l、下直線軸承3-ll-2、上基 座3-ll-3、下基座3-11-4和導(dǎo)軌3-11-5組成，導(dǎo)軌3-11-5的上端穿過上直線軸承3_11_1 上的中心孔且設(shè)置在上基座3-11-3上的中心孔內(nèi)，導(dǎo)軌3-11-5的下端穿過下直線軸承 3-11-2上的中心孔且設(shè)置在下基座3-11-4上的中心孔內(nèi)，每個導(dǎo)軌組件3-11上的上直線 軸承3-11-1和下直線軸承3-11-2分別與捕獲裝置2上的捕獲支撐筒2-12的外壁連接，每 個導(dǎo)軌組件3-11上的上基座3-11-3和下基座3-11-4分別與支撐圓筒4的內(nèi)壁連接；上直
10線軸承3-11-1和下直線軸承3-11-2的型號均為LM10LUU。沿圓周均布的三個上直線軸承 3-11-1和三個下直線軸承3-11-2作為拖動裝置3的支撐機構(gòu)，具有啟動力矩小、摩擦小、傳 動穩(wěn)定的優(yōu)點；拖動力矩傳感器3-9由應(yīng)變梁支撐筒3-9-l、三根應(yīng)變梁3-9-2和三個全橋 應(yīng)變片3-9-3組成，三根應(yīng)變梁3-9-2均布設(shè)置在應(yīng)變梁支撐筒3-9-1的外徑上，三根應(yīng)變 梁3-9-2的上端面上粘貼有一個全橋應(yīng)變片3-9-3，每組全橋應(yīng)變片3-9-3用來檢測與其對 應(yīng)的應(yīng)變梁3-9-2的應(yīng)變，拖動力矩傳感器3-9可以有效的檢測拖動力的大小，實現(xiàn)機械手 的閉環(huán)控制，并且可以檢測出外加載荷的偏載情況；直線電位計3-12通過連接件固裝在捕 獲裝置2上的捕獲支撐筒2-12的外壁上。直線電位計3-12的型號為MBW150，該型號的電 位計其直線分辨率可以達到O. Olmm，具有較高的測量精度和重復(fù)精度。直線電位計3-12作 為拖動裝置3拖動狀態(tài)的測量儀器，可以實時反應(yīng)出拖動裝置3的拖動位置。滾珠絲杠3-5 與滾珠螺母3-7傳動作為拖動裝置3的傳動機構(gòu)，具有啟動力矩小、摩擦小、傳動平穩(wěn)、不易 爬行的優(yōu)點。第一電磁制動器3-10作為驅(qū)動拖動裝置3的鎖定機構(gòu)，保證在系統(tǒng)斷電以后 仍然可以保持拖動狀態(tài)。第一電磁制動器3-10的型號為KEB COMBIPERM，第一電磁制動器 3-10作為拖動裝置3的鎖定機構(gòu)，保證在拖動裝置3斷電以后仍然可以保持鎖定狀態(tài)，第 一電磁制動器3-10可以在拖動移動完成時，鎖定拖動裝置3。第一直流無刷電機3-l的型 號為KitFrameless，第一諧波減速器3-2的型號為HFUS-20-80-2S0，利用第一直流無刷電 機3-1和第一諧波減速器3-2作為拖動裝置3的拖動驅(qū)動機構(gòu)。主動齒輪3-3和被動齒輪 3-4的齒數(shù)均為48、模數(shù)為2。滾珠絲杠3-5的型號為SFU3210-4，螺距為10mm。壓縮彈簧 3-8有效的減小了拖動裝置3在拖動過程中的沖擊。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
八結(jié)合圖10、圖13和圖14說明本實施方式，本實施方式的凸輪定 位裝置6由凸輪定位環(huán)6-1和三個定位凸輪6-2組成，凸輪定位環(huán)6-1的端面上均布設(shè)有 三個定位槽6-l-l，每個定位槽6-1-1中配有一個定位凸輪6-2，每個定位凸輪6-2的根部 固裝在捕獲接口裝置1上的捕獲法蘭1-3上。三個定位凸輪6-2在拖動裝置3作用下向凸 輪定位環(huán)6-1靠近，三個定位凸輪6-2與凸輪定位環(huán)6-1上的定位槽6-1-1配合，實現(xiàn)了捕 獲接口裝置1與支撐圓筒4的精確定位。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
七相同。
具體實施方式
九結(jié)合圖10、圖15和圖16說明本實施方式，本實施方式與具體實 施方式八不同的是它還增加有六個冗余平面檢測開關(guān)組件17，冗余平面檢測開關(guān)組件17 由開關(guān)支撐座17-1、兩個開關(guān)彈簧17-2、導(dǎo)電長半環(huán)17-3、兩個導(dǎo)電二分之一長半環(huán)17-4、 兩個接觸開關(guān)帽17-5和接觸開關(guān)罩17-6組成，兩個導(dǎo)電二分之一長半環(huán)17-4對稱設(shè)置且 與導(dǎo)電長半環(huán)17-3形成長環(huán)，兩個開關(guān)彈簧17-2分別垂直設(shè)置在開關(guān)支撐座17-1的上端 面上，且兩個開關(guān)彈簧17-2分別位于長環(huán)內(nèi)孔的兩端，每個開關(guān)彈簧17-2上套裝有一個接 觸開關(guān)帽17-5，接觸開關(guān)罩17-6套在兩個接觸開關(guān)帽17-5、導(dǎo)電長半環(huán)17-3和兩個導(dǎo)電 二分之一長半環(huán)17-4的外面，且接觸開關(guān)罩17-6的底端面與開關(guān)支撐座17-1的上端面接 觸，凸輪定位裝置6上的凸輪定位環(huán)6-1的上端面上均布設(shè)有六個開關(guān)組件安裝槽6-1-2， 每個開關(guān)組件安裝槽6-1-2中裝有一個冗余平面檢測開關(guān)組件17。當(dāng)拖動完成時，捕獲接 口裝置1上的捕獲接口板1-1的下端面開始觸碰接觸開關(guān)帽17-5頂端，使得接觸開關(guān)帽 17-5上有外加載荷Fa作用，在載荷Fa的作用下，接觸開關(guān)帽17_5向下移動，兩個導(dǎo)電四 分之一半環(huán)17-4與導(dǎo)電長半環(huán)17-3構(gòu)成的閉合電路導(dǎo)通，當(dāng)捕獲完成，而拖動未開始時，捕獲接口裝置1上的捕獲接口板1-1的下端面只接觸單個接觸開關(guān)帽17-5，兩個導(dǎo)電四分 之一半環(huán)17-4與導(dǎo)電長半環(huán)17-3不構(gòu)成的閉合電路，不會有信號輸出，因此，有效地剔除 了由于干擾造成的誤信號。開關(guān)彈簧17-2起到復(fù)位接觸開關(guān)帽17-5的作用。接觸開關(guān)罩 17-6起保護作用。開關(guān)支撐座17-1起支撐作用。利用六個冗余平面檢測開關(guān)組件17作為 平面接觸的檢測設(shè)備，有效的剔除了錯誤的位置和偏載信號。其它組成及連接關(guān)系與具體 實施方式八相同。
具體實施方式
十結(jié)合圖10和圖14說明本實施方式，本實施方式與具體實施方 式九不同的是它還增加有攝像頭18，攝像頭18通過連接件安裝在支撐圓筒4的外側(cè)壁上。 捕獲裝置2、拖動裝置3、支撐圓筒4和機械手法蘭5的組件在機械臂11的帶動下趨近空間 載荷艙10時，攝像頭18可以正確引導(dǎo)機械臂11趨近空間載荷艙10上的捕獲接口裝置1。 其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
九相同。 本發(fā)明的工作原理見圖26，首先將本發(fā)明的空間鎖定電氣連接一體化機構(gòu)上的 捕獲裝置2、拖動裝置3、支撐圓筒4、機械手法蘭5和四個鎖定機構(gòu)7的組件安裝于機械臂 11的輸出端上，機械臂11的固定端安裝于空間工作艙12上，捕獲接口裝置1安裝于空間載 荷艙10上。捕獲原理上述組件在機械臂11的帶動下趨近捕獲接口裝置l，直至捕獲接口 裝置1上的捕獲錐1-2進入捕獲裝置2上的捕獲支撐筒2-12內(nèi)腔時，首先實施捕獲。捕獲 時，啟動第二直流無刷電機2-1，通過第二諧波減速器2-2帶動小齒輪2-3轉(zhuǎn)動，通過內(nèi)齒輪 2-4帶動捕獲力矩傳感器2-5轉(zhuǎn)動，捕獲力矩傳感器2-5帶動旋轉(zhuǎn)環(huán)2-9轉(zhuǎn)動，三根鋼絲繩 2-10在旋轉(zhuǎn)環(huán)2-9的帶動下將捕獲接口裝置1上的捕獲錐1-2夾緊，即完成空間捕獲，見圖 20。拖動原理啟動第一直流無刷電機3-l，通過第一諧波減速器3-2帶動主動齒輪3-3轉(zhuǎn) 動，通過被動齒輪3-4帶動滾珠絲杠3-5轉(zhuǎn)動，滾珠螺母3-7沿滾珠絲杠3-5向下移動，通 過拖動力矩傳感器3-9帶動捕獲裝置2上的捕獲支撐筒2-12向下移動，捕獲支撐筒2-12 帶動上直線軸承3-11-1和下直線軸承3-11-2沿導(dǎo)軌3-11-5向下移動，即完成空間拖動， 見圖21和圖22。以一個鎖定機構(gòu)7說明鎖緊和電氣連接原理在完成空間捕獲和空間拖 動后，啟動第三直流無刷電機14正轉(zhuǎn)，通過第三諧波減速器13帶動驅(qū)動齒輪9轉(zhuǎn)動，通過 大齒輪8帶動齒輪軸7-4-2上的外齒7-4-2-1轉(zhuǎn)動，齒輪軸7_4_2帶動絲杠螺母7_4_1轉(zhuǎn) 動，絲杠7-3沿直線軸承7-2向上移動，絲杠7-3同時帶動插座架支撐體7-5向上移動，電 氣插座架7-7隨之向上移動，兩個第一滑輪7-10帶動兩個鎖定爪7-16向上移動，(由于兩 個第五滑輪7-16-7是沿直線支撐體7-1的側(cè)端面7-1-6上下滾動)，兩個鎖定爪7-16分別 通過各自對應(yīng)的立板7-14帶動鎖緊力矩傳感器7-12、導(dǎo)桿7-11和緩沖彈簧7-13向上，直 至每個鎖定爪7-16上的兩個第三滑輪7-16-3進入與其對應(yīng)的捕獲接口板1-1上的鎖定槽 l-l-l，見圖24，此時，第五滑輪7-16-7與斜面7-1-5的下端接觸、導(dǎo)桿7_11的上端面與直 線支撐體7-1的下端面接觸，導(dǎo)桿7-11將緩沖彈簧7-13壓縮；當(dāng)?shù)谖寤?-16-7走至斜 面7-1-5的頂端時，鎖定爪7-16以第二銷軸7-15為軸心，上爪7-16-1向外張，下爪7_16_2 向內(nèi)收，上爪7-16-1卡在捕獲接口板1-1上的鎖定槽1-1-1中，同時電氣插座7-8與安裝 在鎖定槽1-1-1中的電氣插頭16連接，見圖25，即鎖緊和電氣連接同步完成。第三直流無 刷電機14反轉(zhuǎn)，鎖定機構(gòu)7恢復(fù)到原始位置，見圖23。
1權(quán)利要求
一種空間鎖定電氣連接一體化機構(gòu)，所述機構(gòu)包括捕獲接口裝置(1)、捕獲裝置(2)、拖動裝置(3)、支撐圓筒(4)、機械手法蘭(5)和凸輪定位裝置(6)，所述拖動裝置(3)、捕獲裝置(2)和凸輪定位裝置(6)上的凸輪定位環(huán)(6-1)由下至上依次設(shè)置在支撐圓筒(4)的內(nèi)腔中，機械手法蘭(5)與支撐圓筒(4)的下端面連接，捕獲接口裝置(1)位于凸輪定位裝置(6)上的凸輪定位環(huán)(6-1)的上方，且捕獲裝置(2)上的三根鋼絲繩(2-10)與捕獲接口裝置(1)上的捕獲錐(1-2)接觸，安裝在捕獲接口裝置(1)上的定位凸輪(6-2)設(shè)置在凸輪定位環(huán)(6-1)上的定位槽(6-1-1)中，其特征在于所述機構(gòu)還包括四個鎖定機構(gòu)(7)、大齒輪(8)、驅(qū)動齒輪(9)、第三諧波減速器(13)、第三直流無刷電機(14)、第三電磁制動器(15)和四個電氣插頭(16)，四個鎖定機構(gòu)(7)均布在支撐圓筒(4)外，且每個鎖定機構(gòu)(7)上的支撐體(7-1)上的圓弧面(7-1-1)與支撐圓筒(4)的上端外側(cè)壁固接，大齒輪(8)固裝在支撐圓筒(4)的下端，且大齒輪(8)同時與四個鎖定機構(gòu)(7)上的外齒(7-4-2-1)和驅(qū)動齒輪(9)嚙合，驅(qū)動齒輪(9)設(shè)置在第三諧波減速器(13)的輸出端上，第三諧波減速器(13)的輸入端與第三直流無刷電機(14)的輸出端連接，第三電磁制動器(15)設(shè)置在第三直流無刷電機(14)的輸入端上，第三直流無刷電機(14)固裝在支撐圓筒(4)的外側(cè)壁上，捕獲接口裝置(1)上的每個鎖定槽(1-1-1)中裝有一個電氣插頭(16)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述空間鎖定電氣連接一體化機構(gòu)，其特征在于所述每個鎖定機 構(gòu)(7)由直線支撐體(7-l)、直線軸承(7-2)、絲杠(7-3)、絲杠驅(qū)動總成(7-4)、插座架支撐 體(7-5)、壓緊螺母(7-6)、電氣插座架(7-7)、電氣插座(7-8)、兩個第一銷軸(7-9)、兩個第 一滑輪(7-10)、導(dǎo)桿(7-ll)、鎖緊力矩傳感器(7-12)、緩沖彈簧(7-13)、兩個立板(7-14)、 兩個第二銷軸(7-15)、兩個鎖定爪(7-16)、兩個第三銷軸(7-17)、兩個第三滑輪(7-18)、 兩個復(fù)位彈簧(7-19)、兩個第六銷軸(7-20)、第二直線電位計(7-21)和直線電位計電刷 (7-22)組成，直線支撐體(7-1)與支撐圓筒(4)相對的端面上設(shè)有與支撐圓筒(4)的外徑 相一致的圓弧面(7-1-1)，直線支撐體(7-1)上的圓弧面(7-1-1)外側(cè)設(shè)有凸緣(7-1-2)， 凸緣(7-1-2)的上端面上設(shè)有凹槽(7-1-3)，凹槽(7-1-3)兩側(cè)的凸緣側(cè)壁的上端面設(shè)有 斜面(7-1-5)，凸緣(7-1-2)的兩側(cè)端面上設(shè)有導(dǎo)軌槽(7-1-4)，凹槽(7-1-3)的底端面上 設(shè)有直線軸承孔(7-1-5)，直線軸承(7-2)設(shè)置在直線軸承孔(7-1-5)中，絲杠(7-3)設(shè)置 在直線軸承(7-2)上的中心孔內(nèi)，絲杠(7-3)的上端穿過插座架支撐體(7-5)的中心孔與 壓緊螺母(7-6)螺紋連接，插座架支撐體(7-5)的上端與電氣插座架(7-7)的下端固接， 電氣插座架(7-7)的上端面上設(shè)有電氣插座槽(7-7-1)，電氣插座(7-8)安裝在電氣插座 槽(7-7-1)中，電氣插座架(7-7)的兩端分別設(shè)有第一銷軸孔(7-7-2)，每個第一銷軸孔 (7-7-2)中裝有一個第一銷軸(7-9)，每個第一銷軸(7-9)上裝有一個第一滑輪(7-10)，導(dǎo) 桿(7-11)套裝在絲杠(7-3)的中部，導(dǎo)桿(7-11)的下端設(shè)置在鎖緊力矩傳感器(7-12)上 的中心孔中，緩沖彈簧(7-13)套裝在導(dǎo)桿(7-11)上，每個立板(7-14)的上端設(shè)有第二銷 軸孔(7-14-1)，第二銷軸孔(7-14-1)下方的立板(7-14)上設(shè)有第六銷軸孔(7-14-2)，位 于第六銷軸孔(7-14-2)下方的立板(7-14)上設(shè)有導(dǎo)軌(7-14-3)，兩個立板(7-14)對稱 設(shè)置在支撐體(7-1)的兩側(cè)，且立板(7-14)上的導(dǎo)軌(7-14-3)設(shè)置在與其對應(yīng)的直線支 撐體(7-1)上的導(dǎo)軌槽(7-1-4)中，導(dǎo)軌(7-14-3)沿導(dǎo)軌槽(7-1-4)上下滑動，每個立板 (7-14)的下端面與鎖緊力矩傳感器(7-12)的上端面連接，兩個鎖定爪(7-16)對稱設(shè)置，且 每個鎖定爪(7-16)上的第二銷軸孔(7-16-2-3)與立板(7-14)上的第二銷軸孔(7_14_1)通過一個第二銷軸(7-15)連接，每個鎖定爪(7-16)上的第四銷軸(7-16-5)下方配有一個 復(fù)位彈簧(7-19)，且每個復(fù)位彈簧(7-19)的上端與其對應(yīng)的第四銷軸(7-16-5)連接，每 個復(fù)位彈簧(7-19)的下端與其對應(yīng)的第六銷軸(7-20)連接，絲杠(7-3)的下端設(shè)置在絲 杠驅(qū)動總成(7-4)中，且絲杠(7-3)與絲杠驅(qū)動總成(7-4)上的絲杠螺母(7-4-1)螺紋連 接，第二直線電位計(7-21)設(shè)置在凹槽(7-1-3)內(nèi)，且第二直線電位計(7-21)固裝在直 線支撐體(7-1)上，直線電位計電刷(7-22)設(shè)置在第二直線電位計(7-21)與插座架支撐 體(7-5)之間，且直線電位計電刷(7-22)固裝在插座架支撐體(7-5)上，直線電位計電刷 (7-22)的刷頭第二直線電位計(7-21)接觸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述空間鎖定電氣連接一體化機構(gòu)，其特征在于所述每個鎖定 爪(7-16)由上爪(7-16-1)、兩個下爪(7-16-2)、第三滑輪(7-16-3)、第三銷軸(7-16-4)、 第四銷軸(7-16-5)、兩個第五銷軸(7-16-6)和兩個第五滑輪(7-16-7)組成，每個下爪 (7-16-2)的下端設(shè)有第五銷軸孔(7-16-2-1)，每個下爪(7-16-2)下方設(shè)有第五滑輪通槽 (7-16-2-2)，每個下爪(7-16-2)的上端設(shè)有第二銷軸孔(7-16-2-3)，兩個下爪(7-16-2)平 行設(shè)置在上爪(7-16-1)的下方，且兩個下爪(7-16-2)上的第二銷軸孔(7-16-2-3)正對， 兩個下爪(7-16-2)上的第五銷軸孔(7-16-2-1)正對，上爪(7-16-1)與兩個下爪(7_16_2) 制成一體，每個下爪(7-16-2)的第五滑輪通槽(7-16-2-2)處設(shè)有一個第五滑輪(7_16_7)， 每個第五滑輪(7-16-7)裝在與其對應(yīng)的第五銷軸(7-16-6)上，第五銷軸(7-16-6)的 兩端設(shè)置在與其對應(yīng)的第五銷軸孔(7-16-2-1)中，上爪(7-16-1)上與第一滑輪(7-10) 相對的一側(cè)端面上設(shè)有與第一滑輪(7-10)的輪弧面相一致的第一滑輪槽(7-16-1-1)， 上爪(7-16-1)的上端設(shè)有第三滑輪槽(7-16-1-2)，第三滑輪槽(7-16-1-2)兩側(cè)的上爪 (7-16-1)上分別設(shè)有第三銷軸孔(7-16-1-3)，第三滑輪(7-16-3)裝在第三銷軸(7_16_4) 上，第三銷軸(7-16-4)的兩端分別設(shè)置在第三滑輪槽(7-16-1-2)兩側(cè)的第三銷軸孔 (7-16-1-3)中，上爪(7-16-1)的下端設(shè)有開口槽(7-16-1-4)，開口槽(7-16-1-4)兩側(cè)的 上爪(7-16-1)上分別設(shè)有第四銷軸孔(7-16-1-5)，第四銷軸(7-16-5)的兩端分別設(shè)置在 開口槽(7-16-1-4)兩側(cè)的第四銷軸孔(7-16-1-5)中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述空間鎖定電氣連接一體化機構(gòu)，其特征在于所述絲杠驅(qū) 動總成(7-4)由絲杠螺母(7-4-1)、齒輪軸(7-4-2)和外殼(7_4_3)組成，齒輪軸(7_4_2)位 于絲杠螺母(7-4-1)的下方，且齒輪軸(7-4-2)與絲杠螺母(7-4-1)固接，齒輪軸(7_4_2) 上設(shè)有外齒(7-4-2-1)，齒輪軸(7-4-2)和絲杠螺母(7-4-1)的組件設(shè)置在外殼(7_4_3) 中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述空間鎖定電氣連接一體化機構(gòu)，其特征在于所述捕獲接口裝 置(1)由捕獲接口板(l-l)、捕獲錐(l-2)、捕獲法蘭(l-3)、捕獲引導(dǎo)燈(1-4)和三個連 接銷(1-5)組成，捕獲錐(1-2)的上端與捕獲法蘭(1-3)連接，捕獲法蘭(1-3)與捕獲錐 (1-2)的組件垂直設(shè)置在捕獲接口板(1-1)的下端，且捕獲法蘭(1-3)與捕獲接口板(1-1) 的下端面固接，捕獲引導(dǎo)燈(1-4)安裝于捕獲錐(1-2)的下端，至少三個連接銷(1-5)均布 設(shè)置在捕獲接口板(1-1)的上端面上，捕獲接口板(1-1)的下端面上均布設(shè)有四個鎖定槽 (1-1-1)，且四個鎖定槽(1-1-1)與四個鎖定機構(gòu)(7) —一正對。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述空間鎖定電氣連接一體化機構(gòu)，其特征在于所述捕獲裝置 (2)由第二直流無刷電機(2-l)、第二諧波減速器(2-2)、小齒輪(2-3)、內(nèi)齒輪(2-4)、捕獲力矩傳感器(2-5)、薄壁軸承(2-6)、連接環(huán)(2-7)、固定環(huán)(2-8)、旋轉(zhuǎn)環(huán)(2-9)、三根鋼絲 繩(2-10)、轉(zhuǎn)軸(2-ll)、捕獲支撐筒(2-12)、第二電磁制動器(2-13)和連接筒(2-20)組 成，第二電磁制動器(2-13)設(shè)置在第二直流無刷電機(2-1)的輸入端上，第二諧波減速器 (2-2)的輸入端與第二直流無刷電機(2-1)的輸出端連接，第二直流無刷電機(2-1)和第 二諧波減速器(2-2)設(shè)置在捕獲支撐筒(2-12)內(nèi)腔的下部，且第二直流無刷電機(2-1)固 裝在捕獲支撐筒(2-12)的內(nèi)壁上，第二諧波減速器(2-2)上的剛輪與捕獲支撐筒(2-12) 的側(cè)壁固接，小齒輪(2-3)安裝在第二諧波減速器(2-2)的輸出端上，小齒輪(2-3)與內(nèi) 齒輪(2-4)嚙合，內(nèi)齒輪(2-4)的上端面與捕獲力矩傳感器(2-5)的下端面固接，捕獲力 矩傳感器(2-5)的上端設(shè)置在薄壁軸承(2-6)上的內(nèi)環(huán)中心孔中，薄壁軸承(2-6)上的外 環(huán)設(shè)置在連接環(huán)(2-7)的中心孔內(nèi)，連接環(huán)(2-7)的上端面與固定環(huán)(2-8)固接，連接環(huán) (2-7)和固定環(huán)(2-8)的組件設(shè)置在捕獲支撐筒(2-12)內(nèi)腔的上部，且連接環(huán)(2-7)與捕 獲支撐筒(2-12)側(cè)壁固接，固定環(huán)(2-8)的下端面設(shè)有旋轉(zhuǎn)環(huán)安裝槽(2-8-1)，旋轉(zhuǎn)環(huán)安裝 槽(2-8-1)中裝有旋轉(zhuǎn)環(huán)(2-9)，且旋轉(zhuǎn)環(huán)(2-9)的下端與捕獲力矩傳感器(2-5)的上端 面固接，三根鋼絲繩(2-10)均布在固定環(huán)(2-8)和旋轉(zhuǎn)環(huán)(2-9)的內(nèi)腔中，且每根鋼絲繩 (2-10)的一端與固定環(huán)(2-8)的內(nèi)壁固接，每根鋼絲繩(2-10)的另一端通過轉(zhuǎn)軸(2-11) 與旋轉(zhuǎn)環(huán)(2-9)連接，捕獲接口裝置(1)上的捕獲錐(1-2)與三根鋼絲繩(2-10)連接，連 接筒(2-20)與捕獲力矩傳感器(2-5)的下端面連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述空間鎖定電氣連接一體化機構(gòu)，其特征在于所述拖動裝置(3) 由第一直流無刷電機(3-l)、第一諧波減速器(3-2)、主動齒輪(3-3)、被動齒輪(3-4)、滾 珠絲杠(3-5)、絲杠法蘭(3-6)、滾珠螺母(3-7)、壓縮彈簧(3-8)、拖動力矩傳感器(3-9)、 第一電磁制動器(3-10)、三個導(dǎo)軌組件(3-11)和直線電位計(3-12)組成，第一電磁制動 器(3-10)設(shè)置在第一直流無刷電機(3-1)的輸入端上，第一諧波減速器(3-2)的輸入端 與第一直流無刷電機(3-1)的輸出端連接，第一直流無刷電機(3-1)固裝在支撐圓筒(4) 的內(nèi)壁上，第一諧波減速器(3-2)上的剛輪與第一直流無刷電機(3-1)下端連接，主動齒 輪(3-3)安裝在第一諧波減速器(3-2)的輸出端上，主動齒輪(3-3)與被動齒輪(3-4)嚙 合，被動齒輪(3-4)安裝在滾珠絲杠(3-5)的輸入端上，滾珠絲杠(3-5)的下端設(shè)置在絲 杠法蘭(3-6)中，絲杠法蘭(3-6)與支撐圓筒(4)的內(nèi)壁連接，滾珠螺母(3-7)與滾珠絲 杠(3-5)螺紋連接，壓縮彈簧(3-8)套裝在滾珠螺母(3-7)上，拖動力矩傳感器(3-9)上的 應(yīng)變梁支撐筒(3-9-1)套裝在壓縮彈簧(3-8)上，且拖動力矩傳感器(3-9)上的應(yīng)變梁支 撐筒(3-9-1)與滾珠螺母(3-7)連接，滾珠絲杠(3-5)的上端與捕獲裝置(2)上的連接筒 (2-20)連接，拖動力矩傳感器(3-9)上的三根應(yīng)變梁(3-9-2)的外側(cè)端面與捕獲裝置(2) 上的捕獲支撐筒(2-12)的內(nèi)壁連接，三個導(dǎo)軌組件(3-11)與支撐圓筒(4)的軸線平行設(shè) 置，且三個導(dǎo)軌組件(3-11)均布設(shè)置在捕獲裝置(2)上的捕獲支撐筒(2-12)的外壁處， 每個導(dǎo)軌組件(3-11)由上直線軸承(3-11-1)、下直線軸承(3-11-2)、上基座(3-11-3)、下 基座(3-11-4)和導(dǎo)軌(3-11-5)組成，導(dǎo)軌(3-11-5)的上端穿過上直線軸承(3-11-1)上 的中心孔且設(shè)置在上基座(3-11-3)上的中心孔內(nèi)，導(dǎo)軌(3-11-5)的下端穿過下直線軸承 (3-11-2)上的中心孔且設(shè)置在下基座(3-11-4)上的中心孔內(nèi)，每個導(dǎo)軌組件(3-11)上的 上直線軸承(3-11-1)和下直線軸承(3-11-2)分別與捕獲裝置(2)上的捕獲支撐筒(2-12) 的外壁連接，每個導(dǎo)軌組件(3-11)上的上基座(3-11-3)和下基座(3-11-4)分別與支撐圓筒(4)的內(nèi)壁連接，拖動力矩傳感器(3-9)由應(yīng)變梁支撐筒(3-9-1)、三根應(yīng)變梁(3-9-2) 和三個全橋應(yīng)變片(3-9-3)組成，三根應(yīng)變梁(3-9-2)均布設(shè)置在應(yīng)變梁支撐筒(3-9-1) 的外徑上，三根應(yīng)變梁(3-9-2)的上端面上粘貼有一個全橋應(yīng)變片(3-9-3)，直線電位計 (3-12)固裝在捕獲裝置(2)上的捕獲支撐筒(2-12)的外壁上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述用于太空環(huán)境的大型機械手，其特征在于所述凸輪定位裝置 (6)由凸輪定位環(huán)(6-1)和三個定位凸輪(6-2)組成，凸輪定位環(huán)(6-1)的端面上均布設(shè)有 三個定位槽(6-1-1)，每個定位槽(6-1-1)中配有一個定位凸輪(6-2)，每個定位凸輪(6-2) 的根部固裝在捕獲接口裝置(1)上的捕獲法蘭(1-3)上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述用于太空環(huán)境的大型機械手，其特征在于所述機械手還包括 六個冗余平面檢測開關(guān)組件(17)，所述冗余平面檢測開關(guān)組件(17)由開關(guān)支撐座(17-1)、 兩個開關(guān)彈簧(17-2)、導(dǎo)電長半環(huán)(17-3)、兩個導(dǎo)電二分之一長半環(huán)(17-4)、兩個接觸開 關(guān)帽(17-5)和接觸開關(guān)罩(17-6)組成，兩個導(dǎo)電二分之一長半環(huán)(17-4)對稱設(shè)置且與導(dǎo) 電長半環(huán)(17-3)形成長環(huán)，兩個開關(guān)彈簧(17-2分別垂直設(shè)置在開關(guān)支撐座(17-1)的上 端面上，且兩個開關(guān)彈簧(17-2)分別位于長環(huán)內(nèi)孔的兩端，每個開關(guān)彈簧(17-2)上套裝 有一個接觸開關(guān)帽(17-5)，接觸開關(guān)罩(17-6)套在兩個接觸開關(guān)帽(17-5)、導(dǎo)電長半環(huán) (17-3)和兩個導(dǎo)電二分之一長半環(huán)(17-4)的外面，且接觸開關(guān)罩(17-6)的底端面與開關(guān) 支撐座(17-1)的上端面接觸，凸輪定位裝置(6)上的凸輪定位環(huán)(6-1)的上端面上均布設(shè) 有六個開關(guān)組件安裝槽(6-1-2)，每個開關(guān)組件安裝槽(6-1-2)中裝有一個冗余平面檢測 開關(guān)組件(17)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述用于太空環(huán)境的大型機械手，其特征在于所述機械手還包括 攝像頭(18)，攝像頭(18)通過連接件安裝在支撐圓筒(4)的外側(cè)壁上。
全文摘要
空間鎖定電氣連接一體化機構(gòu)，它涉及一種空間連接機構(gòu)。本發(fā)明為解決現(xiàn)有機械手只能滿足小載荷連接所需的剛度，且機械手自身不帶電氣連接機構(gòu)的問題。本發(fā)明拖動裝置、捕獲裝置和凸輪定位裝置上的凸輪定位環(huán)由下至上依次設(shè)置在支撐圓筒的內(nèi)腔中，三根鋼絲繩與捕獲錐接觸，安裝在捕獲接口裝置上的定位凸輪裝在定位槽中，四個鎖定機構(gòu)均布在支撐圓筒外，且每個鎖定機構(gòu)上的支撐體與支撐圓筒外側(cè)壁固接，大齒輪裝在支撐圓筒的下端，大齒輪與四個鎖定機構(gòu)上的外齒和驅(qū)動齒輪嚙合，驅(qū)動齒輪與第三諧波減速器連接，第三諧波減速器與第三直流無刷電機連接，每個鎖定槽中裝有一個電氣插頭。本發(fā)明用于空間大容差、微重力的環(huán)境下捕獲空間載荷艙。
文檔編號B25J9/08GK101722509SQ20091007329
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者劉伊威, 劉宏, 王濱, 譚益松 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)