一种卫星系统及太空垃圾抓捕装置

技术领域

本申请涉及航空航天技术领域，尤其涉及一种卫星系统及太空垃圾抓捕装置。

背景技术

随着近年来航天活动的日益增多，太空垃圾的数量也在增加。形成的太空垃圾会对在轨的航天器产生威胁，甚至与航天器相撞还会产生新的太空碎片，如此反复后果相当严重。

目前，对于太空垃圾的处理，常见的解决思路有两点：低轨的太空垃圾一般选择降低其轨道，以将太空垃圾在大气层中烧毁；地球静止轨道的太空垃圾则是将其加速，从而将其转移到墓地轨道。对于低轨的太空垃圾降低其轨道需要抓捕工具进行辅助，而常见的抓捕工具有机械臂、网兜等。

然而，由于太空垃圾的姿态多变，存在翻滚失控状态，而且太空垃圾也没有明显的对接口，实现对太空垃圾的抓捕这一动作难度较大。传统的机械臂抓手之间存在空隙，小尺寸的太空垃圾容易逃脱；传统的网兜在抓捕到太空垃圾后存在收口困难的问题，两者都有抓捕太空垃圾失败的可能。

因此，如何提高太空垃圾的抓捕成功率，是本领域技术人员目前急需解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种卫星系统及太空垃圾抓捕装置，以提高太空垃圾的抓捕成功率。

为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

一种太空垃圾抓捕装置，包括：连接部、多个机械臂抓手、网兜和多个解锁装置；其中，连接部的第一侧面用于与卫星连接；多个机械臂抓手均包括：第一臂杆和第二臂杆，每个第一臂杆的后端均铰接至连接部的第二侧面上，每个第二臂杆的后端铰接至对应的第一臂杆的前端，通过多个机械臂抓手围成抓捕空间；网兜位于抓捕空间内，且固定至多个机械臂抓手的第一臂杆和第二臂杆的内表面，并且网兜位于第二臂杆的前端的位置开设有网兜开口；一个解锁装置安装至一个第一臂杆和一个第二臂杆铰接的位置，以限制该第二臂杆相对于该第一臂杆的转动，一个解锁装置安装至一个第一臂杆与连接部的铰接位置，以限制该第一臂杆相对于连接部的转动。

如上所述的太空垃圾抓捕装置，其中，优选的是，多个机械臂抓手的第一臂杆与连接部铰接的铰接位置位于同一圆周上。

如上所述的太空垃圾抓捕装置，其中，优选的是，多个机械臂抓手的第一臂杆均匀分布至同一圆周上。

如上所述的太空垃圾抓捕装置，其中，优选的是，第一臂杆与连接部铰接的铰接轴的延伸方向与相应的铰接位置所在的圆周的该处切线方向相同；第二臂杆与第一臂杆铰接的铰接轴的延伸方向与第一臂杆与连接部的铰接的铰接轴的延伸方向相同。

如上所述的太空垃圾抓捕装置，其中，优选的是，第一臂杆的前端开设有铰接孔，第二臂杆的后端开设有铰接孔，铰接轴穿过第一臂杆的铰接孔和第二臂杆的铰接孔，使得第一臂杆的前端和第二臂杆的后端铰接。

如上所述的太空垃圾抓捕装置，其中，优选的是，第一臂杆上开设有多个第一连接孔，多个第一连接孔排成排列方向与第一臂杆的延伸方向相同的一列；第二臂杆上开设有多个第二连接孔，多个第二连接孔排成排列方向与第二臂杆的延伸方向相同的一列；通过绳索穿过第一连接孔和网兜的相应位置，实现网兜与第一臂杆的固定，通过绳索穿过第二连接孔和网兜的相应位置，实现网兜与第二臂杆的固定。

如上所述的太空垃圾抓捕装置，其中，优选的是，第二臂杆的前端由内至外向后倾斜。

如上所述的太空垃圾抓捕装置，其中，优选的是，网兜开口延伸至所有第二臂杆的前端。

如上所述的太空垃圾抓捕装置，其中，优选的是，解锁装置为卡扣，卡在第一臂杆和一个第二臂杆之间，以及卡在第一臂杆与连接部之间。

一种卫星系统，包括：卫星本体和上述任一项所述的太空垃圾抓捕装置；卫星本体内安装有太空垃圾定位传感器，以检测卫星本体运行的轨道内的太空垃圾，并发送检测到的太空垃圾信息；卫星本体内运行有控制系统，控制系统接收太空垃圾信息，依据太空垃圾信息驱动解锁装置解锁，并且驱动第一臂杆和第二臂杆向外旋转，以张开网兜对太空垃圾进行抓捕，待抓捕完毕后驱动第一臂杆和第二臂杆向内旋转，以抓紧太空垃圾。

相对上述背景技术，本申请提供的卫星系统及太空垃圾抓捕装置，通过网兜和机械臂抓手的配合，不管是大尺寸的太空垃圾还是小尺寸的太空垃圾，均能够牢固的抓捕住，避免了小尺寸的太空垃圾逃脱，并且还是通过网兜和机械臂抓手的配合，还能够避免网兜存在收口困难的问题，从而提高了太空垃圾的抓捕成功率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的太空垃圾抓捕装置处于折叠状态的示意图；

图2是本申请实施例提供的太空垃圾抓捕装置处于展开状态的示意图；

图3是本申请实施例提供的太空垃圾抓捕装置的机械臂抓手的示意图；

图4是本申请实施例提供的卫星系统的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图1和图2所示，本申请提供了一种太空垃圾抓捕装置100，包括：连接部110、多个机械臂抓手120、网兜130和多个解锁装置140。

其中，连接部110的第一侧面用于与卫星连接，连接部110的第二侧面与多个机械臂抓手120后端铰接。可选的，连接部110为连接板，即：连接部110的形状为板状，连接板的第一侧面用于和卫星连接，连接板的第二侧面与多个机械臂抓手120的后端铰接。还可选的，连接板为圆形连接板。

如图3所示，多个机械臂抓手120均包括：第一臂杆121和第二臂杆122，每个第一臂杆121的后端均铰接至连接部110的第二侧面上，每个第二臂杆122的后端铰接至对应的第一臂杆121的前端，也就是一个第二臂杆122对应一个第一臂杆121，从而使得多个机械臂抓手120围成抓捕空间。

可选的，多个机械臂抓手120的第一臂杆121与连接部110铰接的铰接位置位于同一圆周上。还可选的，多个机械臂抓手120的第一臂杆121均匀分布至同一圆周上。又可选的，多个机械臂抓手120为四个机械臂抓手120。依然可选的，第一臂杆121与连接部110铰接的铰接轴的延伸方向与相应的铰接位置所在的圆周的该处切线方向相同，第二臂杆122与第一臂杆121铰接的铰接轴的延伸方向与第一臂杆121与连接部110的铰接的铰接轴的延伸方向相同。

可选的，第一臂杆121的前端开设有铰接孔1211，第二臂杆122的后端开设有铰接孔1221，铰接轴123穿过第一臂杆121的铰接孔1211和第二臂杆122的铰接孔1221，从而使得第一臂杆121的前端和第二臂杆122的后端铰接。还可选的，第一臂杆121上开设有多个第一连接孔1212，多个第一连接孔1212排成排列方向与第一臂杆121的延伸方向相同的一列；第二臂杆122上开设有多个第二连接孔1222，多个第二连接孔1222排成排列方向与第二臂杆122的延伸方向相同的一列，用于通过第一连接孔1212和第二连接孔1222实现网兜130与第一臂杆121和第二臂杆122的固定连接。又可选的，第二臂杆122的长度大于第一臂杆121的长度，例如：第二臂杆122的长度是第一臂杆121的长度的2倍。依然可选的，第二臂杆122的前端由内至外向后倾斜，这里所说的“内”是指朝向抓捕空间的方向，“外”是指远离抓捕空间的方向。

网兜130位于抓捕空间内，且固定至多个机械臂抓手120的第一臂杆121和第二臂杆122的内表面，另外，网兜130位于第二臂杆122的前端的位置开设有网兜开口，以使太空垃圾通过网兜开口进入网兜130内，这样随着所有机械臂抓手120张开，网兜130也随之张开，进而就可以将太空垃圾经网兜开口网至网兜130内，并且随着网兜130网住太空垃圾，多个机械臂抓手120向内旋转，以抱紧太空垃圾。可选的，通过绳索穿过第一臂杆121上的第一连接孔1212和网兜130的相应位置，实现网兜130与第一臂杆121的固定；以及通过绳索穿过第二臂杆122上的第二连接孔1222和网兜130的相应位置，实现网兜130与第二臂杆122的固定。还可选的，网兜开口延伸至所有第二臂杆122的前端，从而使得网兜开口较大，便于对太空垃圾进行网抓。

一个解锁装置140安装至一个第一臂杆121和一个第二臂杆122铰接的位置，以限制该第二臂杆122相对于该第一臂杆121的转动，一个解锁装置140安装至一个第一臂杆121与连接部110的铰接位置，以限制该第一臂杆121相对于连接部110的转动，这样就可以通过解锁装置140控制第一臂杆121和第二臂杆122折叠还是展开，并且也可以控制第一臂杆121和第二臂杆122的折叠或展开程度。可选的，解锁装置140为卡扣，卡在第一臂杆121和一个第二臂杆122之间，以及卡在第一臂杆121与连接部110之间。

如图4所示，本申请还提供了一种卫星系统，包括：卫星本体200和上述实施例中的太空垃圾抓捕装置100；卫星本体200内安装有太空垃圾定位传感器210，以检测卫星本体200运行的轨道内的太空垃圾，并发送检测到的太空垃圾信息；卫星本体200内还运行有控制系统220，控制系统220接收太空垃圾信息，然后依据太空垃圾信息驱动解锁装置140解锁，并且驱动第一臂杆121和第二臂杆122向外旋转，从而张开网兜130对太空垃圾进行抓捕，待抓捕完毕后驱动第一臂杆121和第二臂杆122向内旋转，以抓紧太空垃圾。

本申请中的太空垃圾抓捕装置100的连接部110安装在卫星本体200的头部，随卫星本体200一起发射入轨，在太空垃圾抓捕装置100和卫星本体200入轨后，第一臂杆121和第二臂杆122可折叠存放，减小了太空垃圾抓捕装置100的体积。当卫星本体200侦测到前方有太空垃圾，通过太空垃圾定位传感器210将太空垃圾信息传送给控制系统200，控制系统220发出命令，解锁装置140解锁，第一臂杆121先展开，后带动第二臂杆122展开，从而对太空垃圾进行抓捕。

本申请中通过网兜130和机械臂抓手120的配合，不管是大尺寸的太空垃圾还是小尺寸的太空垃圾，均能够牢固的抓捕住，避免了小尺寸的太空垃圾逃脱，并且还是通过网兜130和机械臂抓手120的配合，还能够避免网兜130存在收口困难的问题，从而提高了太空垃圾的抓捕成功率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。