本發(fā)明屬于空間應(yīng)用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種空間用載荷對接鎖緊及應(yīng)急解鎖接口裝置。

背景技術(shù)：

空間站、載人飛船等空間飛行器在艙體外壁布置了大量暴露載荷實(shí)驗(yàn)平臺以擴(kuò)展空間飛行器的暴露實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。目前國際空間站已使用多種形式的載荷對接鎖緊接口裝置支持暴露實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

但是針對艙外暴露載荷和艙外暴露平臺，現(xiàn)有技術(shù)中的對接鎖緊接口裝置不能自動捕獲艙外暴露載荷、自動化程度不高、對航天員或機(jī)械臂的操作能力要求高、機(jī)構(gòu)復(fù)雜、可維修性差、可靠性較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種空間用載荷對接鎖緊及應(yīng)急解鎖接口裝置，通過該連接裝置能夠?qū)崿F(xiàn)暴露載荷和空間飛行器艙體暴露平臺的引導(dǎo)定位對接、被動捕獲、主動收緊、剛性鎖緊、手動解鎖及應(yīng)急解鎖，從而為將暴露載荷安裝于飛行器艙外設(shè)定位置提供技術(shù)支撐。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種空間用載荷對接鎖緊及應(yīng)急解鎖接口裝置，包括主動端和被動端，分別與暴露載荷和空間飛行器艙體暴露平臺固定連接；

所述主動端包括：底板、導(dǎo)軸、絲杠、機(jī)架a主體、機(jī)架a分體、機(jī)架b主體、機(jī)架b分體、緊急解鎖固定組件、電機(jī)減速器、主定位銷、球頭剪切銷、輔助定位銷、剛性鎖緊機(jī)構(gòu)、單向捕獲裝置及殼體；

絲杠和兩個(gè)導(dǎo)軸互相平行的安裝在底板上，且絲杠位于兩個(gè)導(dǎo)軸之間；絲杠的一端加工有用于手動轉(zhuǎn)動的工具接口，另一端同軸固定有電機(jī)減速器；絲杠上加工有兩段旋向相反的螺紋，分別與機(jī)架a主體和機(jī)架b主體中間的螺紋孔形成絲杠螺母副；每個(gè)導(dǎo)軸上分別安裝有能夠沿其軸向移動的機(jī)架a分體和機(jī)架b分體；機(jī)架a主體通過兩個(gè)緊急解鎖固定組件分別與兩個(gè)機(jī)架a分體連接，機(jī)架b主體通過另兩個(gè)緊急解鎖固定組件分別與兩個(gè)機(jī)架b分體連接，其中，緊急解鎖固定組件用于當(dāng)鎖緊后的對接鎖緊裝置無法通過直接驅(qū)動絲杠的方式解鎖時(shí)，通過工具直接驅(qū)動緊急解鎖固定組件進(jìn)行解鎖；

兩個(gè)主定位銷、兩個(gè)球頭剪切銷和一個(gè)輔助定位銷分別固定在底板上；四個(gè)殼體分別安裝在兩個(gè)機(jī)架a分體和兩個(gè)機(jī)架b分體上；殼體上加工有矩形的導(dǎo)向孔，所述導(dǎo)向孔中的一個(gè)側(cè)面由斜面部分和平面部分組成；每個(gè)機(jī)架a分體和每個(gè)機(jī)架b分體上均安裝有單向捕獲裝置和剛性鎖緊機(jī)構(gòu)；剛性鎖緊機(jī)構(gòu)用于主動端和被動端對接后的鎖緊；

所述被動端包括：框體和多功能銷；

所述框體上設(shè)有兩個(gè)主定位孔、一個(gè)剪切孔、一個(gè)腰形剪切孔及一個(gè)輔助定位孔；在主動端與被動端對接時(shí)，所述主定位孔與主定位銷配合，剪切孔和腰形剪切孔分別與兩個(gè)球頭剪切銷配合，輔助定位孔與輔助定位銷配合；

四個(gè)多功能銷分別安裝在框體四個(gè)角的側(cè)壁上，其中，多功能銷包括：平面架板和固定在平面架板上的鎖緊塊，鎖緊塊與剛性鎖緊機(jī)構(gòu)配合實(shí)現(xiàn)主動端和被動端的鎖緊；所述平面架板為直角梯形板，所述直角梯形板的下底邊位圓柱銷狀結(jié)構(gòu)，為捕獲部分，當(dāng)主動端與被動端對接時(shí)，捕獲部分與單向捕獲裝置先匹配，對所述對接進(jìn)行定位；直角梯形板的斜邊為收緊部分，用于與殼體的導(dǎo)向孔的斜面部分配合，直角梯形板的上底邊為高度限位部分，用于與殼體的導(dǎo)向孔的平面部分配合；

其中，所述緊急解鎖固定組件包括：鎖緊驅(qū)動螺桿、螺紋壓緊塊、旋轉(zhuǎn)壓緊塊、螺桿固定帽及剛性銷；所述鎖緊驅(qū)動螺桿的一端設(shè)有外螺紋，另一端設(shè)有工具操作接口；所述螺紋壓緊塊的中心設(shè)有螺紋孔；

緊急解鎖固定組件與機(jī)架a主體和機(jī)架a分體之間的連接關(guān)系為：螺紋壓緊塊固定在機(jī)架a主體上，并通過其螺紋孔與鎖緊驅(qū)動螺桿一端的外螺紋配合；旋轉(zhuǎn)壓緊塊通過連接架固定在機(jī)架a分體上，并通過螺桿固定帽固定在鎖緊驅(qū)動螺桿的螺紋端，鎖緊驅(qū)動螺桿的工具操作接口凸出于底板的側(cè)面；螺紋壓緊塊與旋轉(zhuǎn)壓緊塊通過剛性銷連接；

緊急解鎖固定組件采用上述相同的連接方式與機(jī)架b主體和機(jī)架b分體相連。

進(jìn)一步的，主動端還包括微動開關(guān)，微動開關(guān)安裝在底板的側(cè)面，且微動開關(guān)的觸發(fā)面與主動端的上表面平齊，用于監(jiān)測主動端和被動端的對接面接觸狀態(tài)，當(dāng)主動端和被動端的對接面接觸時(shí)，觸發(fā)微動開關(guān)，顯示主動端和被動端完成對接。

進(jìn)一步的，兩個(gè)所述主定位銷和兩個(gè)球頭剪切銷均分別對稱分布在絲杠的兩側(cè)。

進(jìn)一步的，所述主定位銷由圓柱段和尖端組成；

所述主定位孔由錐形孔和圓柱孔兩部分組成，其中錐形孔用于和主定位銷的尖端配合，圓柱孔用于與主定位銷的圓柱段配合。

進(jìn)一步的，所述主動端還包括盲插連接器插頭，兩個(gè)盲插連接器插頭固定在底板上，并對稱分布在機(jī)架a主體的兩側(cè)；所述被動端還包括盲插連接器插座，盲插連接器插座安裝在框體上，在被動端與主動端對接時(shí)，用于與盲插連接器插頭連接。

有益效果：(1)本發(fā)明能夠輔助機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)暴露載荷和飛行器艙體的引導(dǎo)定位對接、被動捕獲、主動收緊、剛性鎖緊、手動解鎖，從而為將暴露載荷安裝于飛行器艙外設(shè)定位置提供技術(shù)支撐。

(2)本發(fā)明通過主動端上的主定位銷、球頭剪切銷和輔助定位銷與被動端上的主定位孔、剪切孔、腰形剪切孔及輔助定位孔的配合，引導(dǎo)機(jī)械臂操作暴露載荷對接到待安裝位置上。

(3)本發(fā)明在對接過程中由單向捕獲裝置自動實(shí)現(xiàn)對暴露載荷的捕獲，保證連接過程的安全性。

(4)本發(fā)明通過電機(jī)減速器驅(qū)動絲杠，進(jìn)而帶動機(jī)架a主體、機(jī)架a分體、機(jī)架b主體和機(jī)架b分體沿導(dǎo)軸移動的方式實(shí)現(xiàn)對暴露載荷的收緊、對暴露載荷的電連接器插拔、對暴露載荷的剛性鎖緊和可靠防松。

(5)當(dāng)對接鎖緊裝置無法自主通過電機(jī)減速器驅(qū)動絲杠的方式解鎖時(shí)，可由航天員出艙通過操作位于主動端的絲杠一端的工具接口手動完成對主動端和被動端的機(jī)械解鎖和電連接器拔出的操作。

(6)當(dāng)接口裝置無法自主通過電動的方式解鎖，又無法通過手動操作主動端絲杠解鎖時(shí)，可由航天員出艙通過操作緊急解鎖固定組件上的鎖緊驅(qū)動螺桿，手動完成對主動端和被動端的機(jī)械解鎖和電連接器拔出的操作。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成圖。

圖2為本發(fā)明的主動端的結(jié)構(gòu)組成圖。

圖3為本發(fā)明的緊急解鎖固定組件的結(jié)構(gòu)組成圖。

圖4為本發(fā)明的殼體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明的被動端的結(jié)構(gòu)組成圖。

圖6為本發(fā)明的多功能銷結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明的鎖緊狀態(tài)圖。

其中，1-微動開關(guān)，2-底板，3-主定位銷，4-球頭剪切銷，5-導(dǎo)軸，6-剛性鎖緊機(jī)構(gòu)，7-單向捕獲裝置，9-機(jī)架b分體，10-保護(hù)罩，11-機(jī)架a分體，12-緊急解鎖固定組件，13-電控盒，14-絲杠，15-輔助定位銷，17-軸承座，18-機(jī)架a主體，19-盲插連接器插頭，20-機(jī)架b主體，21-電機(jī)減速器，22-多功能銷，23-主定位孔，24-剪切孔，25-腰形剪切孔，26-框體，27-盲插連接器插座，28-插座支架，29-電連接器支架，30-電連接器，31-輔助定位孔，32-殼體，36-剛性銷i，37-旋轉(zhuǎn)壓緊塊i，38-螺桿固定帽i，39-鎖緊驅(qū)動螺桿i，40-螺紋壓緊塊i，41-高度限位部分，42-收緊部分，43-捕獲部分，45-鎖緊塊，100-暴露載荷，200-主動端，300-被動端。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明提供了一種空間用載荷對接鎖緊及應(yīng)急解鎖接口裝置，參見附圖1，包括主動端200和被動端300，分別與暴露載荷和空間飛行器艙體暴露平臺固定連接，通過主動端200和被動端300的對接鎖緊，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)暴露載荷和空間飛行器艙體暴露平臺的對接鎖緊；

參見附圖2，所述主動端200包括：微動開關(guān)1、底板2、導(dǎo)軸5、絲杠14、機(jī)架a主體18、機(jī)架a分體11、機(jī)架b主體20、機(jī)架b分體9、緊急解鎖固定組件12、電機(jī)減速器21、主定位銷3、球頭剪切銷4、輔助定位銷15、盲插連接器插頭19、剛性鎖緊機(jī)構(gòu)6、單向捕獲裝置7、保護(hù)罩10、電控盒13、軸承座17及殼體32；

絲杠14和兩個(gè)導(dǎo)軸5互相平行的安裝在底板2上，且絲杠14位于兩個(gè)導(dǎo)軸5之間；絲杠14的一端凸出于底板2側(cè)面，并在該端端面加工有用于手動轉(zhuǎn)動的工具接口，另一端同軸固定有電機(jī)減速器21；絲杠14上加工有兩段旋向相反的螺紋，分別與機(jī)架a主體18和機(jī)架b主體20中間的螺紋孔形成絲杠螺母副；每個(gè)導(dǎo)軸5上分別安裝有機(jī)架a分體11和機(jī)架b分體9，機(jī)架a分體11和機(jī)架b分體9能夠沿導(dǎo)軸5進(jìn)行軸向移動；機(jī)架a主體18通過兩個(gè)緊急解鎖固定組件12分別與兩個(gè)機(jī)架a分體11連接，機(jī)架b主體20通過另兩個(gè)緊急解鎖固定組件12分別與兩個(gè)機(jī)架b分體9連接；其中，緊急解鎖固定組件12用于當(dāng)鎖緊后的對接鎖緊裝置無法通過直接驅(qū)動絲杠14的方式解鎖時(shí)，通過工具直接驅(qū)動緊急解鎖固定組件12進(jìn)行解鎖；

兩個(gè)主定位銷3、兩個(gè)球頭剪切銷4和一個(gè)輔助定位銷15分別固定在底板2上設(shè)有的安裝接口處，其中，兩個(gè)主定位銷3和兩個(gè)球頭剪切銷4均分別對稱分布在絲杠14的兩側(cè)；主定位銷3由圓柱段和尖端組成；

兩個(gè)盲插連接器插頭19固定在底板2上，并對稱分布在機(jī)架a主體18的兩側(cè)，保護(hù)罩10罩裝在盲插連接器插頭19外部；電控盒13固定在底板2上，電控盒13與電機(jī)減速器21電氣連接，用于控制電機(jī)減速器21的轉(zhuǎn)動；

四個(gè)殼體32分別安裝在兩個(gè)機(jī)架a分體11和兩個(gè)機(jī)架b分體9上；參見附圖4，殼體32上加工有矩形的導(dǎo)向孔，所述導(dǎo)向孔中的一個(gè)側(cè)面由斜面部分和平面部分組成；

每個(gè)機(jī)架a分體11和每個(gè)機(jī)架b分體9上均安裝有單向捕獲裝置7和剛性鎖緊機(jī)構(gòu)6；剛性鎖緊機(jī)構(gòu)6用于主動端200和被動端300對接后的鎖緊；位置狀態(tài)指示機(jī)構(gòu)安裝在底板2上，用于指示機(jī)架a分體11的位置狀態(tài)；

微動開關(guān)1安裝在底板2的側(cè)面，且微動開關(guān)1的觸發(fā)面與主動端的上表面平齊；微動開關(guān)1用于監(jiān)測主動端200和被動端300的對接面接觸狀態(tài)，當(dāng)主動端200和被動端300的對接面接觸時(shí)，觸發(fā)微動開關(guān)1，顯示主動端和被動端完成對接；

其中，參見附圖3，所述緊急解鎖固定組件12包括：鎖緊驅(qū)動螺桿39、螺紋壓緊塊40、旋轉(zhuǎn)壓緊塊37、螺桿固定帽38及剛性銷36；所述鎖緊驅(qū)動螺桿39的一端設(shè)有外螺紋，另一端設(shè)有工具操作接口；所述螺紋壓緊塊40側(cè)面設(shè)有剪切孔，中心設(shè)有螺紋孔；所述旋轉(zhuǎn)壓緊塊37側(cè)面設(shè)有安裝孔；

螺紋壓緊塊40固定在機(jī)架a主體18上，并通過其中心的螺紋孔與鎖緊驅(qū)動螺桿39一端的外螺紋配合；旋轉(zhuǎn)壓緊塊37通過連接架固定在機(jī)架a分體11上，并通過螺桿固定帽38固定在鎖緊驅(qū)動螺桿39的螺紋端，鎖緊驅(qū)動螺桿39的工具操作接口凸出于底板2的側(cè)面，方便操作；螺紋壓緊塊40的剪切孔與旋轉(zhuǎn)壓緊塊37的安裝孔相對，并通過剛性銷36將螺紋壓緊塊40和旋轉(zhuǎn)壓緊塊37連接，保證在緊急解鎖固定組件12不工作時(shí)，螺紋壓緊塊40和旋轉(zhuǎn)壓緊塊37的相對位置保持不變；當(dāng)緊急解鎖固定組件12工作時(shí)，通過鎖緊驅(qū)動螺桿39的工具操作接口轉(zhuǎn)動鎖緊驅(qū)動螺桿39，由于螺紋壓緊塊40保持不動，因此，鎖緊驅(qū)動螺桿39和旋轉(zhuǎn)壓緊塊37沿鎖緊驅(qū)動螺桿39軸向移動，同時(shí)剛性銷36脫落，進(jìn)而帶動機(jī)架a分體11沿導(dǎo)軸5移動；

當(dāng)螺紋壓緊塊40固定在機(jī)架b分體9上，轉(zhuǎn)壓緊塊37通過連接架固定在機(jī)架b主體20上時(shí)，通過轉(zhuǎn)動鎖緊驅(qū)動螺桿39能夠帶動機(jī)架b分體9沿導(dǎo)軸5移動；

參見附圖5，所述被動端300包括：框體26、多功能銷22、盲插連接器插座27、插座支架28、電連接器30及電連接器支架29；

所述框體26上設(shè)有兩個(gè)主定位孔23、一個(gè)剪切孔24、一個(gè)腰形剪切孔25及一個(gè)輔助定位孔31；兩個(gè)所述主定位孔23均由錐形孔和圓柱孔兩部分組成，其中錐形孔用于和主動端200的主定位銷3的尖端配合，在較大范圍內(nèi)將主定位銷3導(dǎo)引到圓柱孔內(nèi)，隨后主動端200的主定位銷3的圓柱段和被動端300主定位孔23的圓柱孔配合來校正主定位銷3的姿態(tài)；剪切孔24和腰形剪切孔25用于與兩個(gè)球頭剪切銷4配合，輔助定位孔31由腰形錐形孔和腰形圓柱孔兩部分組成，腰形錐形孔由兩個(gè)相距設(shè)定距離的錐形孔通過平直段連接而成，腰形圓柱孔由兩個(gè)相距設(shè)定距離的圓柱孔通過平直段連接而成；輔助定位孔31用于與輔助定位銷15配合；

盲插連接器插座27通過插座支架28安裝在框體26上，在被動端300與主動端200對接時(shí)，用于與盲插連接器插頭19連接；電連接器30通過電連接器支架29安裝在框體26側(cè)面，電連接器30與盲插連接器插座27電氣連接，用于給盲插連接器插座27供電；

四個(gè)多功能銷22分別安裝在框體26四個(gè)角的側(cè)壁上，其中，參見附圖6，多功能銷22包括：平面架板和固定在平面架板上的鎖緊塊45，鎖緊塊45與剛性鎖緊機(jī)構(gòu)6配合實(shí)現(xiàn)主動端200和被動端300的鎖緊；所述平面架板為直角梯形板，所述直角梯形板的下底邊位圓柱銷狀結(jié)構(gòu)，為捕獲部分43，當(dāng)主動端200與被動端300對接時(shí)，捕獲部分43與單向捕獲裝置7先匹配，對所述對接進(jìn)行定位；直角梯形板的斜邊為收緊部分42，用于與殼體32的導(dǎo)向孔的斜面部分配合，直角梯形板的上底邊為高度限位部分41，用于與殼體32的導(dǎo)向孔的平面部分配合。

工作原理：參見附圖7，當(dāng)暴露載荷100固定到主動端200時(shí)，被動端300固定在空間飛行器艙體暴露平臺上；或者當(dāng)暴露載荷100固定到被動端300時(shí)，主動端200固定在空間飛行器艙體暴露平臺上；

為主動端200上電，通過電控盒13控制電機(jī)減速器21工作，驅(qū)動絲杠14旋轉(zhuǎn)，通過所述絲杠螺母副推動機(jī)架a主體18、機(jī)架a分體11、機(jī)架b主體20、機(jī)架b分體9運(yùn)動到初始位置；

通過機(jī)械臂操作暴露載荷100使主動端200上的兩個(gè)主定位銷3和一個(gè)輔助定位銷15進(jìn)入被動端300上兩個(gè)主定位孔23和一個(gè)輔助定位孔31中，在進(jìn)入的過程中被動端200上的四個(gè)多功能銷22的捕獲部分43與主動端300上位于機(jī)架b分體9上和機(jī)架a分體11上的單向捕獲裝置7相配合，暴露載荷100被捕獲；

通過電控盒13控制主動端300的電機(jī)減速器21驅(qū)動絲杠14旋轉(zhuǎn)，通過絲杠螺母副推動機(jī)架a主體18、機(jī)架a分體11、機(jī)架b主體20、機(jī)架b分體9向?qū)лS5的兩端運(yùn)動，此時(shí)位于機(jī)架b分體9上和機(jī)架a分體11上的四個(gè)殼體32的導(dǎo)向孔斜面部分與被動端200上四個(gè)多功能銷22的收緊部分42配合，將主動端300和被動端200收緊接近貼合，主動端300的兩個(gè)球頭剪切銷4分別進(jìn)入被動端200的剪切孔24和腰形剪切孔25，此時(shí)主動端300和被動端200的相對位置被準(zhǔn)確的校正；

繼續(xù)通過電控盒13控制主動端300內(nèi)電機(jī)減速器21驅(qū)動絲杠14旋轉(zhuǎn)，通過絲杠螺母副推動機(jī)架a主體18、機(jī)架a分體11、機(jī)架b主體20、機(jī)架b分體9繼續(xù)向?qū)лS5的兩端運(yùn)動，位于機(jī)架b分體9上和機(jī)架a分體11上的四個(gè)殼體32的導(dǎo)向孔平面部分與被動端200上四個(gè)多功能銷22的高度限位部分41配合，使主動端300和被動端200的相對位置被限制，同時(shí)兩個(gè)盲插連接器插頭19進(jìn)入被動端200上的兩個(gè)盲插連接器插座27；

繼續(xù)通過電控盒13控制主動端300內(nèi)電機(jī)減速器21驅(qū)動絲杠14旋轉(zhuǎn)，通過絲杠螺母副推動機(jī)架a主體18、機(jī)架a分體11、機(jī)架b主體20、機(jī)架b分體9繼續(xù)向?qū)лS5的兩端運(yùn)動，位于機(jī)架b分體9上和機(jī)架a分體11上的四個(gè)殼體32內(nèi)的剛性鎖緊裝置6與被動端200上四個(gè)多功能銷22的鎖緊部分45配合鎖緊；

此時(shí)，機(jī)架a主體18、機(jī)架a分體11、機(jī)架b主體20、機(jī)架b分體9運(yùn)動到位停止；主動端300與被動端200完成對接鎖緊和電連接器連接；

主動端300與被動端200的解鎖過程與鎖緊過程相反；

當(dāng)鎖緊后的對接鎖緊裝置無法通過控制電控盒13和電機(jī)減速器21直接驅(qū)動絲杠14的方式解鎖時(shí)，可以通過工具直接驅(qū)動緊急解鎖固定組件12上的鎖緊驅(qū)動螺桿39轉(zhuǎn)動，進(jìn)而推動機(jī)架b分體9、機(jī)架a分體11向?qū)лS5的中間運(yùn)動，直到運(yùn)動到解鎖位置，完成主動端300和被動端200的解鎖。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。