太空作业用锁具式工具连接装置结构设计

　　该连接装置主要面向舱外太空作业场景设计，核心作用是实现宇航员手持操作工具与宇航服臂部挂载点、舱外作业平台固定位之间的快速对接与可靠锁止，解决微重力环境下工具漂浮脱手、作业时工具姿态不稳定的实际问题，适配出舱维修、载荷装配、在轨调试等多种典型太空作业工况。从功能特性来看，装置采用多触点周向锁紧结构，主体上部设置的旋钮式操作件可通过单手指旋转操作完成锁紧与解锁动作，操作力矩控制在宇航员戴舱外手套可施力的合理区间，无需额外辅助工具即可完成对接动作；周向分布的多组定位销与锁紧弹片配合，对接后可承受不低于150N的轴向拉脱力，同时可传递最大8N·m的操作扭矩，满足常规拧紧、撬动、剪切类作业的载荷传递需求。装置侧面设置的多组功能接口预留了电路、

　　气路通断的扩展空间，可适配带动力输出的电动工具、采样工具等特殊作业终端的连接需求，接口处的密封结构可耐受舱外高低温交变与空间辐照环境，避免微流星体、空间碎屑进入锁紧机构内部造成卡滞。设计过程中优先考虑了微重力下的操作便利性，整体外形采用锥面导向结构，对接端的大锥度导向面可允许对接时存在最大5mm的径向偏差与8°的角度偏差，降低宇航员戴厚手套操作时的对位难度，对接过程中锥面可自动引导工具端滑入锁紧位，到位后锁紧机构自动触发锁止，同时给出明确的触感反馈，无需视觉确认即可判断对接是否完成。主体结构采用轻量化的镂空支撑设计，内部三根倾斜布置的支撑筋在保证整体结构刚度的前提下，将整体重量控制在220g以内，降低宇航员出舱作业的负重负担；

　　外壳的黑色防滑环带采用凹凸纹理设计，即使戴手套也可稳定握持完成解锁操作，表面的不同颜色标识块对应不同规格的工具适配位，可快速区分不同类型工具的安装位置，减少作业时的识别时间。从安装边界来看，装置下部的对接法兰采用标准航天工装接口尺寸，法兰端面分布三个M3的安装螺孔，孔位分布圆直径为42mm，可直接固定在宇航服臂部的通用工具挂载点上，也可通过转接板安装在舱外作业平台的工具架上；装置整体最大外径为78mm，总高度为92mm，安装后突出安装面的高度为86mm，不会与宇航服关节活动、舱外扶手等周边结构产生运动干涉。锁紧机构内部设置有冗余锁止结构，即使主锁紧弹片因疲劳或外力冲击失效，副锁止卡爪仍可保持连接状态，避免工具意外脱落成为空间碎片；

　　装置所有活动部件均采用固体润滑涂层处理，无液态润滑介质，可适应真空环境下的长期使用需求，不会出现润滑介质挥发污染光学器件、传感器等敏感设备的问题。在结构细节处理上，所有外露棱边均做了R0.8以上的圆角处理，避免尖锐边角划伤宇航服外层防护层，操作旋钮的表面做了滚花处理，旋转操作时的摩擦力足够，不会出现戴手套打滑的问题；内部的锁紧行程设置为12mm，解锁时旋钮旋转90°即可完成解锁动作，操作行程短，可在短时间内完成工具更换，提升舱外作业的效率。