本發(fā)明涉及在軌組裝，具體涉及一種空間結(jié)構(gòu)在軌組裝裝配輔助裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著人類對(duì)太空探索的不斷深入，越來越多的大型空間結(jié)構(gòu)被提出和計(jì)劃建設(shè)。例如空間站的規(guī)模不斷擴(kuò)大，需要進(jìn)行模塊的在軌組裝；大型太空望遠(yuǎn)鏡的建造也需要高精度的裝配操作。這些復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)無法在地面完全組裝后發(fā)射，必須依靠在軌組裝技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。因此，出現(xiàn)了多種形式的空間結(jié)構(gòu)在軌組裝裝配輔助裝置。

2、現(xiàn)有的輔助裝置依賴宇航員的直接干預(yù)來進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃和執(zhí)行。采用人工干涉的方式雖然在一定程度上能夠推動(dòng)空間結(jié)構(gòu)在軌組裝裝配工作取得一些進(jìn)展，但這往往存在一定的危險(xiǎn)性，對(duì)宇航員風(fēng)險(xiǎn)較高。在進(jìn)行在軌組裝的執(zhí)行過程中，宇航員需要長時(shí)間暴露在太空環(huán)境中，可能面對(duì)氧氣不足和宇宙輻射等問題。

3、綜上所述，如何解決現(xiàn)有技術(shù)采用人工干涉的方式，可能面對(duì)氧氣不足和宇宙輻射等問題已經(jīng)成為目前本領(lǐng)域亟需解決的難題。因此，有必要提出一種空間結(jié)構(gòu)在軌組裝裝配輔助裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種空間結(jié)構(gòu)在軌組裝裝配輔助裝置，通過轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的自動(dòng)化和智能化控制以減少對(duì)人工操作的依賴，能降低人力成本和人工操作所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種空間結(jié)構(gòu)在軌組裝裝配輔助裝置，包括若干個(gè)第一連桿，第一連桿一端均鉸接有若干個(gè)第二連桿，第二連桿上均設(shè)有用于展開第二連桿的開合組件。開合組件包括若干第一鉸接桿和第三鉸接桿，每個(gè)所述第二連桿上均設(shè)有滑槽；每個(gè)所述滑槽內(nèi)均滑動(dòng)設(shè)有第一滑塊和第二滑塊；每?jī)蓚€(gè)相鄰的第一滑塊之間通過第一鉸接桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接；每?jī)蓚€(gè)相鄰的第二滑塊之間通過第三鉸接桿連接；其中靠近所述第一連桿旁的第一滑塊通過第一鉸接桿與所述第一連桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接。其中位于頂端的第二連桿上設(shè)有用于提供轉(zhuǎn)動(dòng)力的轉(zhuǎn)動(dòng)組件。第一連桿均與每層頂部的第二連桿之間通過快拆件可拆卸連接；第一連桿底部均通過夾持件可拆卸連接有支撐桿。支撐桿底端均與每層頂部的第二連桿轉(zhuǎn)動(dòng)配合。

3、上述方案的技術(shù)原理如下：因?yàn)榈谝贿B桿上鉸接有若干第二連桿，位于頂端的第二連桿上設(shè)有用于提供轉(zhuǎn)動(dòng)力的轉(zhuǎn)動(dòng)組件，所以能通過頂部的轉(zhuǎn)動(dòng)組件將第二連桿伸展或收縮。由于第二連桿上均開有供第一滑塊和第二滑塊移動(dòng)的滑槽，每?jī)蓚€(gè)相鄰的第一滑塊之間通過第一鉸接桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接；每?jī)蓚€(gè)相鄰的第二滑塊之間通過第三鉸接桿連接；所以當(dāng)頂部的第二連桿向外伸展時(shí)，能通過第一鉸接桿和第三鉸接桿將中間部位的第二連桿依次帶動(dòng)伸展開。相反，當(dāng)?shù)诙B桿向內(nèi)收縮時(shí)，則能通過第一鉸接桿和第三鉸接桿帶動(dòng)中間部位的第二連桿依次向第一連桿收縮，以此來實(shí)現(xiàn)第二連桿的開合。通過快拆件則能將第一連桿和每層頂部的第二連桿相互連接或拆卸，以此來形成環(huán)形結(jié)構(gòu)或由多個(gè)扇形可拆卸連接而成的環(huán)形結(jié)構(gòu)。通過夾持件則能將若干的支撐桿相互可拆卸連接，通過這種方式可搭接多層的支撐結(jié)構(gòu)。

4、采用上述方案有以下有益效果：

5、1、本方案，通過頂部的轉(zhuǎn)動(dòng)組件提供驅(qū)動(dòng)力，能夠?qū)崿F(xiàn)第二連桿的伸展或收縮，從而調(diào)整整個(gè)裝置的空間結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)使得裝置在組裝和拆卸過程中能夠靈活應(yīng)對(duì)不同的空間需求，提高組裝過程的靈活性和效率。

6、2、本方案，第一連桿與第二連桿之間通過第一鉸接桿和第三鉸接桿連接，且通過第一滑塊、第二滑塊和滑槽實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)配合，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)，快拆件和夾持件的使用進(jìn)一步增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的連接強(qiáng)度，使得裝置在承受載荷時(shí)更加穩(wěn)定。

7、3、本方案，裝置不僅能形成環(huán)形結(jié)構(gòu)，還能通過調(diào)整快拆件和夾持件的連接方式，形成由多個(gè)扇形可拆卸連接而成的環(huán)形結(jié)構(gòu)或其他復(fù)雜結(jié)構(gòu)。使得裝置在航天器、空間站等空間結(jié)構(gòu)的組裝和維修中具有廣泛的應(yīng)用前景。

8、進(jìn)一步，轉(zhuǎn)動(dòng)組件包括轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)電連接有控制器；轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)固定連接于位于頂端的第二連桿上方，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)輸出軸與頂端第二連桿的鉸接處固定連接。

9、有益效果：通過轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)固定安裝在頂端的第二連桿上方，其輸出軸與第二連桿的鉸接處相連。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，從而驅(qū)動(dòng)位于頂部的第二連桿展開或收縮。轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的自動(dòng)化和智能化控制以減少對(duì)人工操作的依賴，能降低人力成本和人工操作所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

10、進(jìn)一步，快拆件包括若干轉(zhuǎn)動(dòng)盤和基座，轉(zhuǎn)動(dòng)盤均與基座轉(zhuǎn)動(dòng)配合；基座均固定連接于第一連桿外側(cè)壁，轉(zhuǎn)動(dòng)盤均安裝在位于每層頂部的第二連桿外側(cè)；轉(zhuǎn)動(dòng)盤上均固定連接有凸輪，基座內(nèi)側(cè)壁均開有用于卡緊凸輪的卡槽；轉(zhuǎn)動(dòng)盤上均設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)組件。

11、有益效果：通過旋轉(zhuǎn)組件驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)盤進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由于轉(zhuǎn)動(dòng)盤上均固定連接有凸輪，基座的內(nèi)側(cè)壁均開有與凸輪相匹配的卡槽，所以當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)至基座內(nèi)的卡槽位置時(shí)能將凸輪卡入卡槽中，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)盤與基座的緊固連接。相反則能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)盤與基座的快速拆卸。通過這種方式來實(shí)現(xiàn)連接部位的快速拆裝，從而進(jìn)一步提升裝配效率。

12、進(jìn)一步，旋轉(zhuǎn)組件包括步進(jìn)電機(jī)，控制器用于控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行；步進(jìn)電機(jī)輸出軸均與轉(zhuǎn)動(dòng)盤同軸固定連接，步進(jìn)電機(jī)均固定連接于每層頂部的第二連桿外側(cè)壁。

13、有益效果：當(dāng)控制器接收到控制指令時(shí)向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送電脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)根據(jù)接收到的信號(hào)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，其輸出軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)盤同步旋轉(zhuǎn)；然后進(jìn)一步確保動(dòng)力傳遞的連續(xù)性和穩(wěn)定性，從而保證裝配工作的順利進(jìn)行。

14、進(jìn)一步，夾持件包括若干呈環(huán)形布置的夾持板，支撐桿頂部均開有開口，夾持板均位于開口內(nèi)且與開口滑動(dòng)配合；夾持板均滑動(dòng)配合有支桿，支桿均固定連接于第一連桿底部；支撐桿頂部均螺紋配合有螺母，夾持板均與開口外側(cè)端部和螺母卡接；螺母上均設(shè)有驅(qū)動(dòng)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)組件。

15、有益效果：當(dāng)需將支撐桿固定在第一連桿底部時(shí)，將第一連桿固定連接的支桿放置在呈環(huán)形布置的夾持板中，通過旋緊螺母，使夾持板相互閉合，從而夾緊支桿來實(shí)現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行固定；反之，通過旋松螺母則能將支桿釋放。夾持板的設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，能適應(yīng)不同尺寸、形狀和重量的夾持對(duì)象，使得裝配輔助裝置在多種空間結(jié)構(gòu)在軌組裝場(chǎng)景中都能發(fā)揮重要作用。

16、進(jìn)一步，驅(qū)動(dòng)組件包括若干驅(qū)動(dòng)電機(jī)、齒輪和齒條，驅(qū)動(dòng)電機(jī)均固定連接于支撐桿外側(cè)，控制器用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行；驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸均與齒輪同軸固定連接，齒輪均與齒條相互嚙合；齒條均套接于螺母外側(cè)。

17、有益效果：通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪則帶動(dòng)與其嚙合的齒條轉(zhuǎn)動(dòng)，由于齒條套接于螺母外側(cè)，螺母均與支撐桿螺紋配合，所以能通過齒條帶動(dòng)螺母在支撐桿外側(cè)旋轉(zhuǎn)，從而使得螺母能對(duì)夾持板實(shí)現(xiàn)卡緊或旋松。通過精確控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行，能實(shí)現(xiàn)對(duì)螺母位置的精確調(diào)整，從而確保夾持板對(duì)夾持對(duì)象的精確夾持。

18、進(jìn)一步，位于支撐桿開口處的夾持板環(huán)形直徑大于位于支撐桿開口內(nèi)部的夾持板環(huán)形直徑。

19、有益效果：基于杠桿原理和力學(xué)平衡原理，當(dāng)夾持板在支撐桿開口處具有較大的環(huán)形直徑時(shí)，其能夠提供的夾持力或支撐力會(huì)相應(yīng)增加；這是因?yàn)楦蟮闹睆揭馕吨L的力臂，從而在相同作用力下產(chǎn)生更大的力矩，有助于更穩(wěn)固地夾持或支撐裝配對(duì)象。

20、進(jìn)一步，第二連桿遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)一端均鉸接有第二鉸接桿，相鄰的第二鉸接桿之間相互鉸接，靠近第一連桿一側(cè)所述的第二鉸接桿均與第一連桿相互鉸接。

21、有益效果：當(dāng)頂部的第二連桿向外伸展時(shí)，通過第一鉸接桿將中間部位的第二連桿依次帶動(dòng)伸展開，隨著第二連桿的伸展，第二鉸接桿也會(huì)隨之展開，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。通過第二鉸接桿的設(shè)計(jì)，使得結(jié)構(gòu)在展開和收縮時(shí)更加靈活，能根據(jù)需要調(diào)整結(jié)構(gòu)的大小和形狀。

22、進(jìn)一步，每層第一連桿和第二連桿外側(cè)均可拆卸連接有豎直桿；豎直桿與支撐桿之間均可拆卸連接有傾斜桿。

23、有益效果：通過豎直桿和傾斜桿的設(shè)計(jì)，能構(gòu)成一個(gè)更加穩(wěn)固的框架結(jié)構(gòu)，有助于抵抗在軌組裝過程中可能遇到的各種力和力矩，從而提高裝置的穩(wěn)定性。

24、進(jìn)一步，第一連桿、第二連桿、支撐桿、豎直桿和傾斜桿均采用復(fù)合材料增材制造，第一鉸接桿和第二鉸接桿均采用形狀記憶材料制造。

25、有益效果：復(fù)合材料具有重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，適合用于太空環(huán)境下的應(yīng)用。通過增材制造技術(shù)，能在太空中直接制造這些部件，減少發(fā)射成本，并提高設(shè)計(jì)的靈活性。形狀記憶材料具有獨(dú)特的恢復(fù)特性，能在特定溫度下恢復(fù)到預(yù)先設(shè)定的形狀，能進(jìn)一步確保結(jié)構(gòu)的開合，從而提高穩(wěn)定性。

26、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。