用于航天狭小空间作业的仿生柔性机械臂：设计与实验

发布时间：2021-01-25 14:25

　　随着科学技术与航天需求的不断发展,对航天器自主任务操作与维护的要求不断增加。将航天智能机器人与航天器结合,可替代航天员完成航天器内的空间搭建、在轨装配、目标检测与污染物处理等,大大减少了航天员在轨工作任务与安全隐患,并已成为航天技术的重要发展方向。航天机器人也逐渐成为在轨服务的核心设备。本文以实际的航天器狭小空间作业需求为导向,以象鼻作为仿生对象,设计并制造出应用于航天狭小空间作业的仿生柔性机械臂。根据象鼻内部的结构特点,提出一种具有“两转一移”功能的柔性关节。根据所提出柔性关节的抽象功能,设计出一种具有三自由度的UCR并联构型关节,分析支链的特性,得出柔性关节动平台运动规律与约束条件。并根据柔性关节的构型方案设计研制出两种原理样机,比较并选择构型方案。基于所选的构型方案,建立其运动学模型,基于驱动方程与约束方程分析柔性关节姿态的描述方法,建立速度方程,得出柔性关节驱动空间速度与有效控制空间速度之间的映射关系。利用Catia完成零件的建模与装配,建立DMU可视化运动仿真平台直观反应仿生柔性机械臂的运动特性。利用Abaqus软件对柔性关节进行有限元分析,得出柔性关节承受不同类型的载荷临界... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：121 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

MSS灵活操作臂针对航天应用背景的在轨服务机器人一般分为多足爬行机器人[14-16]

图 1.1 MSS 灵活操作臂航天应用背景的在轨服务机器人一般分为多足爬行机器人[14-16]（图 1.3）作机械臂[17-22]。对于空间站的常规操作任务，如表面擦拭、目标检测与抓间操作机械臂完成任务。目前许多国家在轨道舱内设置很多接口，空间操接口间实行切换[23-25]，完成各类操作任务[26]。

图 1. 3 斯坦福仿壁虎爬行机器人（注：(a)Stickybot；(b) StickybotIII）基于航天环境下的微重力条件与诸多狭小空间环境（航天员无法进入），设计一种面相航天任务的仿生柔性机械臂，将此机械臂搭载在移动机器人（移动平台）上，用于在太空狭小环境下避障、目标抓取与污染物擦拭。图 1. 4 加州大学伯克利分校 CLASH

【参考文献】：
期刊论文
[1]改变世界的智能机器——智能机器人发展思考[J]. 王田苗,陈殿生,陶永,李剑.  科技导报. 2015(21)
[2]国内外空间机器人技术发展综述[J]. 张文辉,叶晓平,季晓明,吴夏来,朱银法,王超.  飞行力学. 2013(03)
[3]空间站机械臂研究[J]. 张凯锋,周晖,温庆平,桑瑞鹏.  空间科学学报. 2010(06)
[4]基于约束螺旋理论的机构自由度分析的普遍方法[J]. 黄真,刘婧芳,曾达幸.  中国科学（E辑:技术科学）. 2009(01)
[5]空间机械臂技术及发展建议[J]. 于登云,孙京,马兴瑞.  航天器工程. 2007(04)
[6]仿生学的现状和未来[J]. 孙久荣,戴振东.  生物物理学报. 2007(02)
[7]仿生机器人的研究进展[J]. 吉爱红,戴振东,周来水.  机器人. 2005(03)
[8]中国深空探测器技术的发展与展望[J]. 张熇,殷礼明,褚桂柏.  国际太空. 2003(02)
[9]空间运动构件姿态的欧拉角表示[J]. 黄 真,李艳文,高 峰.  燕山大学学报. 2002(03)
[10]EMR系统机器人运动学和工作空间的分析[J]. 黄献龙,梁斌,陈建新,吴宏鑫.  控制工程. 2000(03)



本文编号：2999377