登月舱的仿猫科动物软着陆机构设计及性能研究

发布时间：2022-01-20 05:12

　　1969年7月,美国“阿波罗11号”飞船成功实现登月,人类首次踏上了月球,随后美国继续开展了多次载人登月活动,获得了大量的月球样品和科学数据,人类对月球的认识由此前进了一大步,月球探测活动取得了极大的成就。为满足我国开发月球资源,建立月球基地的战略目标而提出一种新的仿生软着陆缓冲机构。本文借鉴仿生机器人思想结合猫科动物善于跳跃的生物力学特性,模仿猫科动物的腿部骨骼肌肉结构提出了一种新的仿生软着陆机构模型,利用气动肌肉作为主要吸能材料配合铝合金机构,建立仿猫科动物软着陆缓冲机构模型,并通过建立有ANSYS/LS-DYNA有限元模型进行仿真分析,并与已存在的传统登月舱着陆器进行可行性验证。在此基础之上,本文对仿猫关节结构的角度与软着陆缓冲机构的缓冲性能之间的关系进行分析论证。借助有限元工具对不同关节角度模型进行分析。通过仿真分析结果对比,定性分析关节结构的角度与软着陆缓冲机构缓冲性能之间的关系。此外,本文还建立了不同气动肌肉长度下软着陆缓冲机构模型,并通过仿真软件模拟不同气动肌肉长度下软着陆缓冲机构的软着陆性能,通过相同部位气动肌肉长度变化的对比,分析不同肌肉长度对软着陆缓冲机构性能的影响... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

软着陆装置分类

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文1966 年 2 月 3 日，前苏联发射的月球 9 号在月球表面进行软着陆成功，标志着月面登陆从硬着陆向软着陆的转变，其采用的就是气囊式缓冲装置[5]，如图 1所示。1966 年 6 月 2 日，美国发射的勘探者 1 号[5]月球探测器首次成功实现腿式着陆机构在月面软着陆，如图 1-3 所示，其采用的厚壁铝合金管为外管内置铝蜂窝材料作为内芯与内含铝蜂窝材料的足垫通过球铰连接组成单个着陆腿，整个探测器缓冲装置由 3 个着陆腿间隔 120°对称布置[6]。

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文1966 年 2 月 3 日，前苏联发射的月球 9 号在月球表面进行软着陆成功，标志着月面登陆从硬着陆向软着陆的转变，其采用的就是气囊式缓冲装置[5]，如图 1所示。1966 年 6 月 2 日，美国发射的勘探者 1 号[5]月球探测器首次成功实现腿式着陆机构在月面软着陆，如图 1-3 所示，其采用的厚壁铝合金管为外管内置铝蜂窝材料作为内芯与内含铝蜂窝材料的足垫通过球铰连接组成单个着陆腿，整个探测器缓冲装置由 3 个着陆腿间隔 120°对称布置[6]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]气动人工肌肉迟滞-蠕变特性研究现状与进展[J]. 谢胜龙,刘海涛,梅江平.  系统仿真学报. 2018(03)
[2]机械式仿骨骼肌变刚度机构原理及设计[J]. 王颜,房立金.  机器人. 2015(04)
[3]嫦娥工程技术发展路线[J]. 裴照宇,王琼,田耀四.  深空探测学报. 2015(02)
[4]嫦娥三号探测器的技术设计与成就[J]. 孙泽洲,张廷新,张熇,贾阳,张洪华,陈建新,吴学英,申振荣.  中国科学:技术科学. 2014(04)
[5]中国月球探测计划——“嫦娥工程”[J]. 欧阳自远.  今日科苑. 2012(20)
[6]星面探测仿生间歇式跳跃机器人设计及实现[J]. 柏龙,葛文杰,陈晓红,寇鑫.  机器人. 2012(01)
[7]气动肌肉驱动器的动态刚度和阻尼特性[J]. 刘吉轩,苏俊收.  流体传动与控制. 2011(01)
[8]月球探测器软着陆机构展开动力学仿真分析[J]. 孙毅,胡亚冰,刘荣强,邓宗全.  宇航学报. 2010(02)
[9]铝蜂窝结构的冲击动力学性能的试验及数值研究[J]. 王闯,刘荣强,邓宗全,罗昌杰.  振动与冲击. 2008(11)
[10]缓冲机构柔性变形对月球探测器着陆稳定性能影响分析(英文)[J]. 陈金宝,聂宏,张明,汪岸柳.  Chinese Journal of Aeronautics. 2008(01)

硕士论文
[1]青蛙跳跃仿生运动学及动力学研究[D]. 陈智翔.哈尔滨工业大学 2015
[2]新型气动仿青蛙机器人设计及弹跳性能研究[D]. 张伟.哈尔滨工业大学 2012
[3]基于气动肌肉的类“豹”型机器人后肢设计[D]. 叶庆雨.哈尔滨工业大学 2012
[4]月球探测器软着陆缓冲机构方案设计及关键技术研究[D]. 丁立超.哈尔滨工业大学 2007



本文编号：3598234