本實(shí)用新型涉及航空航天領(lǐng)域，尤其是一種抓捕空間碎片的裝置。

背景技術(shù)：

進(jìn)入二十一世紀(jì)后，隨著航天技術(shù)的發(fā)展，空間碎片的危害日益增大。眾多空間碎片大小不一，來(lái)源不同，其中不乏質(zhì)量體積都很大的碎片，如運(yùn)載火箭上面級(jí)，失效衛(wèi)星等。對(duì)于這種大型碎片，現(xiàn)有的抓捕方式主要有單機(jī)械臂或多機(jī)械臂終端機(jī)構(gòu)對(duì)目標(biāo)碎片外表面上某一突起物的鎖扣，如對(duì)接環(huán)，天線支架等；飛網(wǎng)纏繞目標(biāo)碎片；針對(duì)某些圓柱體目標(biāo)，環(huán)抱機(jī)構(gòu)對(duì)目標(biāo)的給定位置進(jìn)行環(huán)抱等。

上述的現(xiàn)有抓捕方式，除去飛網(wǎng)抓捕外，都需要知道目標(biāo)碎片精確的姿態(tài)信息，這給姿態(tài)參數(shù)測(cè)量和估計(jì)帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。同時(shí)參數(shù)估計(jì)需要進(jìn)行大量的繞飛觀測(cè)，需要消耗大量的燃料和時(shí)間。理想狀態(tài)是能在對(duì)目標(biāo)碎片參數(shù)所知不多的情況下，實(shí)施抓捕，并在抓捕過(guò)程中獲得更多的觀測(cè)信息以加快參數(shù)估計(jì)，最終完成抓捕。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)還未得到精確姿態(tài)參數(shù)的情況，本實(shí)用新型提供了一種環(huán)抱抓捕空間碎片的裝置，能夠抓捕姿態(tài)參數(shù)未知的空間碎片。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案具體如下：

一種環(huán)抱抓捕空間碎片的裝置，包括航天器基座和均布在航天器基座上并用于環(huán)抱空間碎片的機(jī)械臂，所述機(jī)械臂上設(shè)有力傳感器，所述力傳感器與航天器基座內(nèi)的控制單元連接用于控制機(jī)械臂收縮以環(huán)抱空間碎片。

進(jìn)一步，所述航天器基座為立方體結(jié)構(gòu)，在該立方體結(jié)構(gòu)的四個(gè)側(cè)面上朝向抓捕面方向上均勻布置有所述機(jī)械臂。

進(jìn)一步，每個(gè)機(jī)械臂由多段構(gòu)成，相鄰段之間通過(guò)關(guān)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

進(jìn)一步，機(jī)械臂的相鄰段之間設(shè)置有關(guān)節(jié)扭力傳感器。

進(jìn)一步，機(jī)械臂朝向抓捕面的一側(cè)鋪有緩沖層，緩沖層下方鋪設(shè)所述的力傳感器。

進(jìn)一步，所述航天器基座朝向抓捕面的頂面進(jìn)一步還設(shè)有突臺(tái)，所述突臺(tái)在朝向抓捕面的頂面設(shè)有緩沖層，緩沖層底面鋪設(shè)力傳感器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型提供的一種環(huán)抱抓捕空間碎片的裝置，包括航天器基座和均布在航天器基座上并用于環(huán)抱空間碎片的機(jī)械臂，所述機(jī)械臂上設(shè)有力傳感器，所述力傳感器與航天器基座內(nèi)的控制單元連接用于控制機(jī)械臂收縮以環(huán)抱空間碎片。當(dāng)該裝置碰撞到目標(biāo)時(shí)，通過(guò)機(jī)械臂的力傳感器將目標(biāo)參數(shù)傳輸給控制單元，控制單元進(jìn)而控制航天器基座移動(dòng)并轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)控制機(jī)械手收縮，直到將目標(biāo)碎片抓捕。該裝置可在目標(biāo)姿態(tài)參數(shù)未知的情況下實(shí)施抓捕，同時(shí)可獲得目標(biāo)的參數(shù)信息，節(jié)省了大量的觀測(cè)時(shí)間和燃料消耗。

進(jìn)一步，當(dāng)航天器基座抓捕面上設(shè)有的突臺(tái)，當(dāng)突臺(tái)上設(shè)有的力傳感器檢測(cè)到目標(biāo)信號(hào)時(shí)，可確定機(jī)械手將目標(biāo)碎片抓捕牢固。

進(jìn)一步，為了使抓捕裝置在抓捕過(guò)程中由于速度過(guò)快而對(duì)裝置本體造成不同程度的損傷，可在該裝置的抓捕面上鋪設(shè)緩沖層。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為抓捕過(guò)程示意圖。

其中，1、航天器基座 2、機(jī)械臂 3、緩沖層 4、突臺(tái)

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖說(shuō)明對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種環(huán)抱抓捕空間碎片的裝置，包括航天器基座1和機(jī)械臂2航天器基座1主要由突臺(tái)4、航天器本體、發(fā)動(dòng)機(jī)和控制單元組成。突臺(tái)4設(shè)置在航天器基座的頂面，即朝向抓捕面的一個(gè)面，該突臺(tái)的表面設(shè)置有緩沖層3，在緩沖層3下方鋪設(shè)力傳感器，該力傳感器與航天器基座1內(nèi)的控制單元連接。

機(jī)械臂2共設(shè)有四根，均布在航天器基座1抓捕面的四周，每個(gè)機(jī)械臂2由兩段構(gòu)成，通過(guò)關(guān)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)兩段之間設(shè)有關(guān)節(jié)扭力傳感器。每段機(jī)械臂2朝向抓捕面的一側(cè)鋪有緩沖層3，緩沖層3下方鋪設(shè)力傳感器，該力傳感器與航天器基座1內(nèi)的控制單元連接。

該環(huán)抱抓捕空間碎片裝置的工作過(guò)程為：各個(gè)機(jī)械臂2張開(kāi)，在航天器基座1的推動(dòng)下朝向目標(biāo)靠近，當(dāng)裝置的任意部分碰撞到目標(biāo)后，碰撞部分的力傳感器將接收到的目標(biāo)參數(shù)傳輸?shù)娇刂茊卧刂茊卧?jì)算出目標(biāo)與該裝置的質(zhì)量及速度關(guān)系，進(jìn)而產(chǎn)生控制信號(hào)，控制碰撞部分跟進(jìn)目標(biāo)，航天器基座1將產(chǎn)生反向或隨動(dòng)的運(yùn)動(dòng)。

如圖2所示，當(dāng)裝置的任意部分碰撞到目標(biāo)后，控制單元控制航天器基座1向目標(biāo)的側(cè)后方平移，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)航天器基座1，并收縮各個(gè)機(jī)械臂2。重復(fù)該碰撞過(guò)程，最終完成對(duì)目標(biāo)碎片的抓捕，并獲得目標(biāo)參數(shù)。

本實(shí)用新型可以在目標(biāo)姿態(tài)參數(shù)未知的情況下實(shí)施抓捕，同時(shí)可以獲得目標(biāo)的參數(shù)信息，節(jié)省了大量的觀測(cè)時(shí)間和燃料消耗。