非合作目标对接环机械手抓捕策略及仿真

发布时间：2021-02-25 19:02

　　伴随着航天技术的发展,人们对太空的探索程度越来越高。但与此同时,由于卫星失效以及损毁,大型太空碎片越来越多,太空探索的限制条件越来越多。在这个前提下,太空垃圾的清理日益获得人们的关注。使用空间机器人抓捕太空中非合作目标,开展太空轨道垃圾清理、卫星服务与维修,是空间机器人研究领域的重要任务。本文针对空间非合作目标的抓捕策略展开研究工作。本文首先分析了非合作目标在太空中的运动特性,建立了非合作目标卫星的运动学模型,为后续研究提供了基础;针对抓捕卫星机械臂,进行了正逆运动学分析,并根据服务球的概念完成了机械臂灵活工作空间分析,对机械臂的性能更加深入的分析。针对非合作目标卫星的旋转和章动,制定了一种抓捕策略,分为四个阶段,分别为迫近、起旋、机械臂展开以及视觉伺服。该抓捕策略具有较好的抓捕性能,面对非合作目标卫星自旋轴和对接环垂直和平行两种特殊的位置关系,均能进行抓捕。根据抓捕策略建立了ADAMS/Matlab联合仿真模型,并根据仿真模型,针对两种位置关系,提出该抓捕策略的抓捕性能。为保证抓捕的安全性和稳定性,对抓捕过程中的误差进行了分析。在抓捕过程中,扰动主要来自于关节柔性（谐波减速器和力矩传... 

【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】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

XSS-Ⅱ卫星[7]

图 1-2 轨道快车卫星[8] 图 1-3 切割废弃卫星天线[9] 在欧洲，欧洲航天局（ESA）早在 1990 年就开始了地球静止轨道服务飞行器（geostationaryservicingvehicle，GSV）的研究[10]，其中，地球静止轨道是指地球赤道上方的轨道。在地球静止轨道上的卫星从地面观测是固定在一个定点上的。GSV 主要是面向对求静止轨道卫星，对它们进行检测服务。如图 1-4 为 GSV 概念图。

图 1-2 轨道快车卫星[8] 图 1-3 切割废弃卫星天线[9] 在欧洲，欧洲航天局（ESA）早在 1990 年就开始了地球静止轨道服务飞行器（geostationaryservicingvehicle，GSV）的研究[10]，其中，地球静止轨道是指地球赤道上方的轨道。在地球静止轨道上的卫星从地面观测是固定在一个定点上的。GSV 主要是面向对求静止轨道卫星，对它们进行检测服务。如图 1-4 为 GSV 概念图。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于复合形法的时间最优机械臂轨迹规划[J]. 陈晗,李林升.  机械传动. 2019(03)
[2]一种机械臂最优时间-冲击轨迹优化算法[J]. 陆佳皓,平雪良.  机械科学与技术. 2019(10)
[3]基于二次B样条的时间最优轨迹规划[J]. 金之熔,申立勇.  系统科学与数学. 2018(12)
[4]空间在轨服务技术及发展现状与趋势[J]. 王晓海.  卫星与网络. 2016(03)
[5]美国航天创新项目发展分析[J]. 赵炜渝,邢宁.  中国航天. 2015(03)
[6]在轨操作技术及国外发展分析[J]. 陈治科,熊伟,刘德生,张睿.  装备学院学报. 2014(06)
[7]空间机器人非合作航天器在轨服务研究进展[J]. 梁斌,杜晓东,李成,徐文福.  机器人. 2012(02)
[8]自由漂浮空间机器人回避动力学奇异的轨迹规划[J]. 张福海,付宜利,王树国.  机器人. 2012(01)
[9]一种确定自旋卫星姿态的新方法[J]. 吕晓锋,王大力.  上海航天. 2011(01)
[10]空间机器人捕获非合作目标的测量与规划方法[J]. 徐文福,梁斌,李成,刘宇.  机器人. 2010(01)

硕士论文
[1]自旋目标抓捕的轨迹规划及捕获后复合体的控制[D]. 胡忠华.哈尔滨工业大学 2016
[2]非合作航天器位姿在轨测量方法的研究[D]. 曹彩秀.北京邮电大学 2015
[3]基于地面轨线的单目机器人视觉导航系统设计[D]. 杨春晖.苏州大学 2010



本文编号：3051432