【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)水平的日益提高、科學(xué)理論研究的日益豐富,人類航天事業(yè)飛速發(fā)展,對(duì)空間的探索越來越多,對(duì)空間資源的利用率也越來越高。確保航天器在軌穩(wěn)定的運(yùn)行十分關(guān)鍵,利用空間機(jī)器人進(jìn)行在軌服務(wù)顯得十分必要。本文結(jié)合航天領(lǐng)域某項(xiàng)目,以對(duì)空間自旋目標(biāo)抓捕任務(wù)為研究背景,開展了空間機(jī)器人的系統(tǒng)建模與仿真、抓捕機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)建模與仿真、抓捕過程中的碰撞動(dòng)力學(xué)仿真分析、減輕碰撞力對(duì)機(jī)械臂構(gòu)型及空間機(jī)器人系統(tǒng)狀態(tài)影響的控制、對(duì)抓捕前抓捕機(jī)構(gòu)起旋與捕獲后對(duì)目標(biāo)消旋的穩(wěn)定控制等方面的研究,為我國空間機(jī)器人相關(guān)技術(shù)研究提供理論支持。對(duì)于空間機(jī)器人系統(tǒng)建模進(jìn)行研究。首先,介紹了單臂空間機(jī)器人一般的系統(tǒng)組成。其次,推導(dǎo)了空間機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,并在此基礎(chǔ)上,基于拉格朗日方程推導(dǎo)了空間機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。最后,通過仿真分析了空間機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特性。對(duì)于抓捕機(jī)構(gòu)系統(tǒng)建模進(jìn)行研究。采用四指欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的設(shè)計(jì),以腱-滑輪的工作模式作為系統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。首先,介紹了欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手指的系統(tǒng)組成與工作原理。其次,推導(dǎo)了欠驅(qū)動(dòng)手指的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和動(dòng)力學(xué)方程,通過仿真分析了單指的運(yùn)動(dòng)特性。對(duì)于空間自旋目標(biāo)抓捕過程中的碰撞進(jìn)行研究。首先,給出抓捕對(duì)象的動(dòng)力學(xué)模型。其次,根據(jù)上文所設(shè)計(jì)的抓捕機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與抓捕對(duì)象的特點(diǎn)設(shè)計(jì)碰撞檢測算法,通過赫茲接觸力模型對(duì)碰撞力進(jìn)行描述。最后,通過仿真分析碰撞對(duì)系統(tǒng)的產(chǎn)生的影響,并提出對(duì)機(jī)械臂施加阻尼控制以保證機(jī)械臂快速平衡的達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)于捕獲過程中的控制方案進(jìn)行研究�；诜瞧娈惤K端滑模控制,首先介紹了工作原理,根據(jù)空間機(jī)器人系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型設(shè)計(jì)控制器,證明了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其次,通過仿真分析控制器參數(shù)選取對(duì)控制系統(tǒng)的影響,并與經(jīng)典的PD控制進(jìn)行比較。最后,給出了該控制器在捕獲后復(fù)合體控制上的應(yīng)用實(shí)例。
【圖文】：

圖 1- 1 日本 ETS-VII 任務(wù)快車（Orbit Express）項(xiàng)目在 1999 年公開，至 200該項(xiàng)目與日本實(shí)驗(yàn)七號(hào)衛(wèi)星任務(wù)相似，實(shí)施抓，抓捕對(duì)象是目標(biāo)星 NextSat。其飛行實(shí)驗(yàn)包括器捕獲目標(biāo)星并實(shí)現(xiàn)對(duì)接、更換軌道可替換

美國軌道快車任務(wù)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V52

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2595513