月壤采样试验月面着陆位姿模拟关键技术研究

发布时间：2020-12-01 22:43

　　我国月球探测第三期工程计划在2017年左右发射探测器,其主要目标为实现月球样品（月壤）的采样返回。月壤采样试验是指在地面真实模拟月面复杂环境,模拟不同的着陆位姿,得到钻采、表采试验数据。本文根据月壤采样试验对月面平台着陆位姿模拟的要求指标,综合国内外月面着陆位姿模拟机构的研究,通过多方案设计对比分析,创新性地设计并制造了一种基于刚度可调的月壤采样试验月面着陆位姿的三自由度大工作空间并联机构。其主要特点是由三个伺服电机驱动相应驱动杆伸缩,串联恰约束支链布置在机构的中间,严格约束动平台的三个位姿方向的位姿模拟;最终通过三个驱动杆与中间恰约束支链之间锁紧与松开的共同配合实现机构的刚度可调。主要研究内容如下。月面着陆位姿模拟结构采用具有串联恰约束支链的三自由度并联结构。通过安装在动平台上的钻取、表取采样装置采集数据,完成采样封装试验。文中根据月面着陆位姿模拟机构模型方案,构建出运动学的正解、逆解方程,其纯并联机构的雅可比矩阵可采用基于符号运算微分变化式求解,而串联恰约束支链雅可比矩阵则利用D-H法求解,进而得到机构的完整雅可比矩阵。利用雅可比矩阵,研究月面着陆位姿模拟机构的奇异性。采用搜索法求... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：141 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1月面巡视探测器

重庆大学博士学位论文测卫星首次绕月飞行的技术，这一阶段建立了中国月球探测航天工程的初步系统[4]。第二阶段为“落”，主要是 2007 年至 2012 年间，发射出月球软着陆器，并装载着月球巡视探测器（月球车），在着陆器着陆地方进行指定点区域探测工作[4]。其中主要为探测着陆区周围环境，包括月面的岩石和矿物成分的测定，并采用高分辨率相机拍照和月面月壤勘测或采样测试，这为日后在月面建立月球基地提供月壤化学和物理参数，图 1.1 、图 1.2 为中国空间技术研究院研制的月面巡视探测器。

重庆大学博士学位论文平台可以随意定向和定位，满足测试轮胎的磨损的要求[16]，用于轮胎检测和飞行器承载检测，如图 1.5 所示；美国工程师 Klaus Cappel 采用了 Gough 的八面体配置改造了 MAST 设备，1967 年该设备获得专利授权（专利注册日期为 1964 年 12 月7 日）[17]，并成功制造出第一台直升机飞行模拟器，如图 1.6。Stewart[18]于 196年提出，运动模拟器应采用如图 1.7 所示的构型，即动部件为一个三角形平台，顶点与下层机构全部通过球关节连接。与 Gough 提出六轴的并联机构不同的是，Stewart 并联平台可以用于近海钻井平台或者铣床，充分表明其具有更广阔的应用前景。这在当时引起了众多学者的广泛研究。


本文编号：2895068