助力装置

摘要

本发明涉及一种助力装置，其特征在于，包括：固定夹持机构(1)、一端与所述固定夹持机构(1)连接的长度调整机构(2)以及与所述长度调整机构(2)的另一端连接的末端助力机构(3)，所述固定夹持机构(1)和所述长度调整机构(2)之间采用具有锁紧功能的万向球头接头结构(4)连接，所述长度调整机构(2)与所述末端助力机构(3)之间采用万向接头结构(5)连接。本发明的助力装置可以牢固的固定在舱壁助力扶手上，并能适应航天员的审议维修角度。

权利要求

1.一种助力装置，其特征在于，用于辅助航天员舱外活动，包括：固定夹持机构(1)、一端与所述固定夹持机构(1)连接的长度调整机构(2)以及与所述长度调整机构(2)的另一端连接的末端助力机构(3)，所述固定夹持机构(1)和所述长度调整机构(2)之间采用具有锁紧功能的万向球头接头结构(4)连接，所述长度调整机构(2)与所述末端助力机构(3)之间采用万向接头结构(5)连接。

2.根据权利要求1所述的助力装置，其特征在于，所述万向球头接头结构(4)包括设置在所述长度调整机构(2)的端部的球头(401)，设置在所述固定夹持机构(1)的端部与所述球头(401)活动连接的弧形槽(402)，设置在所述弧形槽(402)上用于锁紧所述球头(401)和所述弧形槽(402)的锁紧件(403)，以及设置在所述弧形槽(402)内用于增大摩擦力以控制所述球头(401)在所述弧形槽(402)内的位置的阻尼件(404)。

3.根据权利要求2所述的助力装置，其特征在于，所述锁紧件(403)包括与所述弧形槽(402)上的开孔(4021)螺纹连接的锁紧手柄(4031)，以及与所述锁紧手柄(4031)固定连接并且位于所述弧形槽(402)内与所述球头(401)的外表面形状配合的弧形压板(4032)。

4.根据权利要求3所述的助力装置，其特征在于，所述固定夹持机构(1)包括与所述弧形槽(402)连接的防滑手柄(101)，与所述防滑手柄的连接的支架(102)，与所述支架(102)连接的夹持件(103)，以及与所述夹持件(103)的端部连接用于锁紧所述夹持件(103)的锁定板(104)。

5.根据权利要求4所述的助力装置，其特征在于，所述夹持件(103)包括与所述支架(102)固定连接的固定夹(1031)，位于所述固定夹(1031)的一侧与所述支架(102)转动连接的转动夹(1032)，以及设置所述转动夹(1032)与所述支架(102)之间用于转动夹(1032)转动后复位的压簧(1033)；

所述锁定板(104)与所述固定夹(1031)的端部转动连接，通过转动可将所述固定夹(1031)和所述转动夹(1032)锁紧在一起。

6.根据权利要求5所述的助力装置，其特征在于，所述长度调整机构(2)包括与所述球头(401)固定连接的内调节杆(201)，套置在所述内调节杆(201)外与所述内调节杆(201)可以相对往复移动的外调节杆(202)，设置在所述外调节杆(202)上用于锁定或者解锁所述内调节杆(201)和所述外调节杆(202)之间的相对位置的开关结构(203)。

7.根据权利要求6所述的助力装置，其特征在于，所述内调节杆(201)上设置有多个固定孔(2011)，所述开关结构(203)包括支承在所述外调节杆(202)上的壳体(2031)，在所述壳体(2031)内可往复移动的锁定销(2032)，位于所述壳体(2031)外与所述锁定销(2032)的一端转动连接用于控制所述锁定销(2032)插入所述固定孔(2011)或者脱离所述固定孔(2011)的凸轮手柄(2033)。

8.根据权利要求7所述的助力装置，其特征在于，所述壳体(2031)包括主体(2031a)和位于所述主体(2031a)之上的盖板(2031b)，所述锁定销(2032)包括安装端(2032a)和插销端(2032b)，所述安装端(2032a)穿过所述盖板(2031b)与所述凸轮手柄(2033)的凸轮端转动连接，所述插销端(2032b)位于所述主体(2031a)内，其与所述盖板(2031b)之间设置有用于配合所述凸轮手柄(2033)控制所述锁定销(2032)往复移动的弹性件(2034)。

9.根据权利要求8所述的助力装置，其特征在于，所述长度调整机构(2)包括设置在所述外调节杆(202)上的扶手(204)。

10.根据权利要求9所述的助力装置，其特征在于，所述万向接头结构(5)包括球形槽(501)和第二球头(502)；

所述球形槽(501)与所述外调节杆(202)的端部固定连接；

所述末端助力机构(3)包括末端扶手(301)和与所述末端扶手(301)连接的连杆(302)；

所述第二球头(502)与所述连杆(302)固定连接。

说明书

助力装置

技术领域

[0001] 本发明涉及航天员舱外活动辅助装置领域，尤其涉及一种助力装置。

背景技术

[0002] 随着航天技术特别是空间站技术的发展，航天员舱外活动将趋于常态化。受空间微重力环境、航天服负压环境及安全性等因素影响，航天员的所有舱外活动均需借助一系
列辅助装置完成。

[0003] 航天员舱外活动一项重要内容就是舱外设备维修，可要完成设备的维修操作就需要给失重状态下的航天员提供施(助)力点。一般情况下，航天员都是借助舱壁助力扶手进
行施(助)力，然而有时舱壁助力扶手的位置、角度、高度等不能适应航天员的操作姿态，导
致无法施(助)力。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于解决上述问题，提供一种助力装置。

[0005] 为实现上述发明目的，本发明提供一种助力装置，包括：

[0006] 固定夹持机构、一端与所述固定夹持机构连接的长度调整机构以及与所述长度调整机构的另一端连接的末端助力机构，所述固定夹持机构和所述长度调整机构之间采用具
有锁紧功能的万向球头接头结构连接，所述长度调整机构与所述末端助力机构之间采用万
向接头结构连接。

[0007] 根据本发明的一个方面，所述万向球头接头结构包括设置在所述长度调整机构的端部的球头，设置在所述固定夹持机构的端部与所述球头活动连接的弧形槽，设置在所述
弧形槽上用于锁紧所述球头和所述弧形槽的锁紧件，以及设置在所述弧形槽内用于增大摩
擦力以控制所述球头在所述弧形槽内的位置的阻尼件。

[0008] 根据本发明的一个方面，所述锁紧件包括与所述弧形槽上的开孔螺纹连接的锁紧手柄，以及与所述锁紧手柄固定连接并且位于所述弧形槽内与所述球头的外表面形状配合
的弧形压板。

[0009] 根据本发明的一个方面，所述固定夹持机构包括与所述弧形槽连接的防滑手柄，与所述防滑手柄的连接的支架，与所述支架连接的夹持件，以及与所述夹持件的端部连接
用于锁紧所述夹持件的锁定板。

[0010] 根据本发明的一个方面，所述夹持件包括与所述支架固定连接的固定夹，位于所述固定夹的一侧与所述支架转动连接的转动夹，以及设置所述转动夹与所述支架之间用于
转动夹转动后复位的压簧；

[0011] 所述锁定板与所述固定夹的端部转动连接，通过转动可将所述固定夹和所述转动夹锁紧在一起。

[0012] 根据本发明的一个方面，所述长度调整机构包括与所述球头固定连接的内调节杆，套置在所述内调节杆外与所述内调节杆可以相对往复移动的外调节杆，设置在所述外
调节杆上用于锁定或者解锁所述内调节杆和所述外调节杆之间的相对位置的开关结构。

[0013] 根据本发明的一个方面，所述内调节杆上设置有多个固定孔，所述开关结构包括支承在所述外调节杆上的壳体，在所述壳体内可往复移动的锁定销，位于所述壳体外与所
述锁定销的一端转动连接用于控制所述锁定销插入所述固定孔或者脱离所述固定孔的凸
轮手柄。

[0014] 根据本发明的一个方面，所述壳体包括主体和位于所述主体之上的盖板，所述锁定销包括安装端和插销端，所述安装端穿过所述盖板与所述凸轮手柄的凸轮端转动连接，
所述插销端位于所述主体内，其与所述盖板之间设置有用于配合所述凸轮手柄控制所述锁
定销往复移动的弹性件。

[0015] 根据本发明的一个方面，所述长度调整机构包括设置在所述外调节杆上的扶手。

[0016] 根据本发明的一个方面，所述万向接头结构包括球形槽和第二球头；

[0017] 所述球形槽与所述外调节杆的端部固定连接；

[0018] 所述末端助力机构包括末端扶手和与所述末端扶手连接的连杆；

[0019] 所述第二球头与所述连杆固定连接。

[0020] 根据本发明的一个方案，夹持件中的固定夹固定在支架上，转动夹铰接在支架上，压簧设置在转动夹与支架之间。使得夹持件可以牢固的夹持在舱壁助力扶手上，从而使整
个助力装置固定。而加紧舱壁扶手后，将锁定板旋转90°即可将夹持件锁紧。防滑手柄两侧
设有多个等间隔排列的圆弧形凹陷，可以增大摩擦力，起到防滑作用。固定夹和转动夹闭合
后形成一个由四个沿圆周方向等间隔排列的圆弧形凹槽组成的空间，使得夹持件可以从两
个垂直的角度夹持舱壁助力扶手。

[0021] 根据本发明的一个方案，固定夹持机构与长度调整机构之间通过万向球头接头结构连接。万向球头接头结构中的球头位于弧形槽中，并可在其中自由转动。使得长度调整机
构也可自由转动，而航天员可通过锁紧件来压紧球头，从而锁定长度调整机构使其不再转
动。而位于弧形槽中的阻尼件则可在长度调整机构转动到位后依靠其与球头之间的摩擦力
使转动自动停止。

[0022] 根据本发明的一个方案，外调节杆可往复移动地套设在内调节杆上，内调节杆上设有多个固定孔。而外调节杆上设有开关结构。航天员可通过拨动开关结构中的凸轮手柄
使与其铰接的锁定销做往复直线运动，从而在位于固定孔中和脱离固定孔两个状态之间切
换，完成调整长度并锁定。

[0023] 根据本发明的一个方案，长度调整机构和末端助力机构之间通过万向接头机构连接，万向接头机构与万向球头接头机构相似，同样为类似关节的机构。使得末端主力机构也
可做自由转动。而连杆可旋转地连接在末端扶手上，使得末端扶手可绕连杆轴线旋转。配合
万向球头接头机构构成的关节结构，使得助力装置能够适应航天员的各种维修姿势的施力
或助力。

附图说明

[0024] 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的一些实施
例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获
得其他的附图。

[0025] 图1是示意性表示根据本发明第一种实施方式的助力装置的立体图；

[0026] 图2是示意性表示根据本发明第一种实施方式的固定夹持机构的立体图；

[0027] 图3、图4和图5分别是示意性表示根据本发明第一种实施方式的固定夹持机构完全打开状态、未锁定状态和锁定状态的剖视图；

[0028] 图6是示意性表示根据本发明第一种实施方式的长度调整机构的立体图；

[0029] 图7和图8分别是示意性表示根据本发明第一种实施方式的开关机构锁定状态和未锁定状态的剖视图；

[0030] 图9是示意性表示根据本发明第一种实施方式的末端助力机构的立体图；

[0031] 图10是示意性表示根据本发明第一种实施方式的具有锁定功能的万向球头接头结构的剖视图。

具体实施方式

[0032] 为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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的一些
实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些
附图获得其他的附图。

[0033] 在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相
关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗
示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能
理解为对本发明的限制。

[0034] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

[0035] 图1是示意性表示根据本发明第一种实施方式的助力装置的立体图。如图1所示，本发明的助力装置包括：固定夹持机构1、长度调整机构2和末端助力机构3。固定夹持机构1
可以牢固的固定在舱壁助力扶手上，而长度调整机构2则可以调整轴向的长度，末端助力机
构3为航天员提供握持的部位。固定夹持机构1与长度调整机构2之间通过万向球头接头结
构4连接，该结构具有锁紧功能。而长度调整机构2与末端助力机构3之间通过万向接头结构
5连接。

[0036] 图2是示意性表示根据本发明第一种实施方式的固定夹持机构的立体图。如图2所示，固定夹持机构1包括防滑手柄101、支架102、夹持件103和锁定板104。防滑手柄101为长
条形杆件，其两侧设有多个相间排列的圆弧形凹陷，可以增加摩擦力，使航天员握住时不易
打滑。防滑手柄101两端分别连接万向球头接头结构4和支架102。支架102主要用于支承夹
持件103和锁定板104。夹持件103为组合件，包括固定夹1031、转动夹1032和压簧1033。固定
夹1031与支架102固定连接，转动夹1032与支架102铰接。固定夹1031位于下侧，而转动夹
1032位于上侧，二者均是中部位置与支架102连接，两端基本对齐。由此，固定夹1031与转动
夹1032构成一个类似夹子的结构，可以夹持在舱壁助力扶手上，实现将整个助力装置固定。
压簧1033设置在转动夹1032与支架102之间，可以在航天员操作转动夹1032转动后通过弹
力将其复位并加紧。

[0037] 图3、图4和图5分别是示意性表示根据本发明第一种实施方式的固定夹持机构完全打开状态、未锁定状态和锁定状态的剖视图。结合这三张附图，为了便于航天员操作，转
动夹1032靠近支架102的一端向右上方翘起，并且上方为平面。这样便于航天员握住防滑手
柄101并利用拇指向下压转动夹1032使其转动，从而使夹持件103呈打开状态。固定夹1031
与转动夹1032远离支架102的一端均为弧形壁板。这两个弧形壁板相面对的一侧在夹持件
103闭合状态时形成一个容纳舱壁助力扶手A的空间。该空间有四个沿圆周方向等间隔排列
的圆弧形凹槽组成，这样的设计适应于目前舱壁助力扶手A的横截面均为如图3所示的长圆
形截面的特点。而转动夹1032用于构成容纳舱壁助力扶手A的空间的弧形壁板为两段结构。
如图4所示，当舱壁助力扶手A垂直于支架102置于固定夹1031与转动夹1032之间的空间中
时，扶手A的两端卡在空间的上下两个圆弧形凹槽中。如图5所示，当舱壁助力扶手A平行于
支架102置于固定夹1031与转动夹1032之间的空间中时，舱壁助力扶手A的两端卡在该空间
的左右两个圆弧形凹槽中。锁定板104分为两部分结构，一部分较薄，便于航天员转动；另一
部分较厚且空心，并在图3中上侧设置多个相间排列的槽。锁定板104较厚的一部分铰接在
固定夹1031远离支架102的一端。而由图2可知，转动夹1032远离支架102的一端为扁的齿型
结构(图中未示出)，齿的尺寸和数量恰好与锁定板104较厚部分的槽对应。结合图4和图5，
在锁定时，航天员向上拨动锁定板104较薄的部分使其顺时针转动，当转动90°时，转动夹
1032远离支架102的一端的齿型结构插入至锁定板104较厚部分的槽中，从而压住转动夹
1032，达到锁定夹持件103的目的。

[0038] 图6是示意性表示根据本发明第一种实施方式的长度调整机构的立体图。如图6所示，长度调整机构2包括内调节杆201、外调节杆202和开关结构203。内调节杆201为空心矩
形杆，其相对的两个侧壁设有等间隔直线排列的多个固定孔2011，每两个相对的固定孔
2011为一个长度调节档位。外调节杆202也为空心矩形杆，其内孔为与内调节杆201外形矩
形轮廓相同的矩形孔。外调节杆202一端开口，而内调节杆201从此开口处插入外调节杆202
的内孔中。并且外调节杆202能套在内调节杆201外做直线往复移动，完成换挡。而为了使航
天员更清晰的判断档位，可如图6所示，在内调节杆201外壁上位于两个同一侧壁的固定孔
2011之间的位置设置轴向环绕内调节杆201外壁的环形凹槽。此外，外调节杆202外壁的中
部位置还设有扶手204。扶手204为不封闭的矩形框架结构，包括两个短边梁和一个长边梁。
两个短边梁远离长边梁的一端连接在外调节杆202的一个侧壁上，形成一个封闭的矩形。在
调整长度时，航天员握住扶手204向外拉或向里推从而使外调节杆202做远离或靠近舱壁助
力扶手A的运动。从而使助力装置能够适应不同高度的舱壁助力扶手。

[0039] 开关结构203设置在外调节杆202靠近开口端的相对的两个侧壁上。图7和图8分别示出了根据本发明第一种实施方式的开关机构锁定状态和未锁定状态的剖视图。结合图7
和图8，开关结构203对称设置在外调节杆202上下两个侧壁上，因此以下仅以上侧的开关结
构203为例说明该结构的具体组成。开关结构203包括壳体2031、锁定销2032、凸轮手柄2033
和弹性件2034。壳体2031包括主体2031a和盖板2031b。主体2031a与外调节杆202一体成型，
从外调节杆202侧壁向远处延伸形成立方体凸台。盖板2031b为平板，通过螺钉固定设置在
主体2031a顶部。主体2031a与盖板2031b中心均设有通孔，但主体2031a中的通孔尺寸较大。
锁定销2032为圆柱形销子类结构，包括两部分，分别为直径较小的安装端2032a和直径较大
的插销端2032b。其中插销端2032b位于主体2031a的通孔中，并可在其中上下移动。而安装
端2032a从插销端2032b顶部向上延伸穿过盖板2031b的通孔。凸轮手柄2033为一个板件，其
在图7中右端的厚度较大，使得凸轮手柄2033形成一个左端为薄板，右端为块体的结构。并
且凸轮手柄2033左端薄板远离块体的一端宽度较大，便于航天员转动凸轮手柄2033。而锁
定销2032的安装端2032a则铰接在凸轮手柄2033较厚的一端的块体上，但铰接点应靠近薄
板与块体的连接点处。如此，在转动凸轮手柄2033时，锁定销2032可随之做上下的直线移
动。弹性件2034为弹簧，其套设在锁定销2032的安装端2032a上。

[0040] 如图7所示，开关结构203在锁定状态下，上下两个锁定销2032的插销端2032b分别穿过内调节杆201的其中两个相对的固定孔2011。而凸轮手柄2033平行于外调节杆202支承
在盖板2031上。此时外调节杆202不能移动。解锁时，航天员顺时针转动凸轮手柄2033，此
时，锁定销2032向上移动，弹性件2043压紧。当凸轮手柄2033转动90°后，如图8所示，锁定销
2032的插销端2032b完全脱离内调节杆201的固定孔2011，完成解锁。此时，由于图8中凸轮
手柄2033的块体底面为与凸轮手柄2033左侧面垂直的平面，因此解锁后凸轮手柄2033可稳
定的支承在盖板2031b上。当再次锁定时，航天员只需逆时针拨动凸轮手柄2033，弹性件
2033靠弹力将锁定销2032自动顶回内调节杆201上的固定孔2011中，凸轮手柄2033也随之
转回到平行于外调节杆202的位置。

[0041] 图9是示意性表示根据本发明第一种实施方式的末端助力机构的立体图。如图9所示，末端助力机构3包括末端扶手301和连杆302。末端扶手301同样为矩形框，有两个长边梁
和两个短边梁组成。连杆302为圆柱形杆件，其可转动地插在末端扶手301的一个长边梁上，
且该长边梁与两个短边梁连接处为圆弧形。由此，末端扶手301可绕连杆302的轴线转动。结
合图6可知，万向接头结构5包括球形槽501和第二球头502。球形槽501为一个由两部分组成
的空心壳体，其一部分为截头圆锥形壳体，另一部分为从截头圆锥形壳体锥底向远处延伸
的一段球面壳体。截头圆锥形壳体的锥顶固定在外调节杆202未开口的一端。而球形槽501
的球面壳体部分远离外调节杆202的一端设有开口。如图9所示，第二球头502固定在连杆
302远离末端扶手301的一端。其设置在球形槽501中，并可自由转动，使得万向接头结构5形
成类似关节的结构。

[0042] 结合图2和图6可知，万向球头接头结构4包括球头401、弧形槽402、锁紧件403和阻尼件404(参见图10)。如图2所示，弧形槽402为球形壳体，其固定在防滑手柄101远离支架
102的一端。而弧形槽402远离防滑手柄101的一端设有开口，而弧形槽402的两侧设有开孔
4021(参见图10)，该开孔4021为螺纹孔。如图6所示，球头401通过一圆柱形杆件固定在内调
节杆201未插入外调节杆202中的一端。同样，球头401设置在弧形槽402的内部，可在其中自
由转动。由此，万向球头接头结构4也形成一个类似关节的结构。

[0043] 图10是示意性表示根据本发明第一种实施方式的具有锁定功能的万向球头接头结构的剖视图。如图10所示，锁紧件403包括锁紧手柄4031和弧形压板4032。锁紧手柄4031
有两个根杆组成，其中第一杆垂直连接在第二杆中部，使得锁紧手柄4031形成“T”型结构。
弧形板4032位于第一杆远离第二杆的一端，其弧度适应于球头401的表面。第一杆设有与弧
形槽402上的螺纹孔配合的外螺纹。由此，通过转动第二杆，可以使锁紧件403向弧形槽402
内部或外部移动。而弧形槽402的两个螺纹孔中各设有一个锁紧件403。弧形槽402内部靠近
防滑手柄101与其的连接处的位置还设有向着防滑手柄101延伸的圆柱形槽。阻尼件404设
置在其中，而阻尼件404的外部还套设有一个弹簧405。由此，在空间失重环境下，长度调整
机构2转动带动球头401转动，到位后可依靠阻尼件404和球头401之间的摩擦力立刻停止，
在此过程中，弹簧405也起到压紧球头401的作用。在转动到位后，航天员可转动两个锁紧手
柄4031使得两个弧形板4032从球头401相对的两侧压紧球头401，完成锁紧，使球头401不能
再转动。

[0044] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。