【摘要】：隨著科學技術水平的日益提高、科學理論研究的日益豐富,人類航天事業(yè)飛速發(fā)展,對空間的探索越來越多,對空間資源的利用率也越來越高。確保航天器在軌穩(wěn)定的運行十分關鍵,利用空間機器人進行在軌服務顯得十分必要。本文結合航天領域某項目,以對空間自旋目標抓捕任務為研究背景,開展了空間機器人的系統(tǒng)建模與仿真、抓捕機構的設計建模與仿真、抓捕過程中的碰撞動力學仿真分析、減輕碰撞力對機械臂構型及空間機器人系統(tǒng)狀態(tài)影響的控制、對抓捕前抓捕機構起旋與捕獲后對目標消旋的穩(wěn)定控制等方面的研究,為我國空間機器人相關技術研究提供理論支持。對于空間機器人系統(tǒng)建模進行研究。首先,介紹了單臂空間機器人一般的系統(tǒng)組成。其次,推導了空間機器人系統(tǒng)的運動學方程,并在此基礎上,基于拉格朗日方程推導了空間機器人系統(tǒng)的動力學模型。最后,通過仿真分析了空間機器人的運動特性。對于抓捕機構系統(tǒng)建模進行研究。采用四指欠驅動機械手的設計,以腱-滑輪的工作模式作為系統(tǒng)的傳動機構。首先,介紹了欠驅動機械手指的系統(tǒng)組成與工作原理。其次,推導了欠驅動手指的運動學方程和動力學方程,通過仿真分析了單指的運動特性。對于空間自旋目標抓捕過程中的碰撞進行研究。首先,給出抓捕對象的動力學模型。其次,根據(jù)上文所設計的抓捕機構的運動規(guī)律與抓捕對象的特點設計碰撞檢測算法,通過赫茲接觸力模型對碰撞力進行描述。最后,通過仿真分析碰撞對系統(tǒng)的產生的影響,并提出對機械臂施加阻尼控制以保證機械臂快速平衡的達到穩(wěn)定狀態(tài)。對于捕獲過程中的控制方案進行研究�；诜瞧娈惤K端滑�？刂�,首先介紹了工作原理,根據(jù)空間機器人系統(tǒng)動力學模型設計控制器,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)選取對控制系統(tǒng)的影響,并與經典的PD控制進行比較。最后,給出了該控制器在捕獲后復合體控制上的應用實例。
【圖文】：

圖 1- 1 日本 ETS-VII 任務快車（Orbit Express）項目在 1999 年公開，至 200該項目與日本實驗七號衛(wèi)星任務相似，實施抓，抓捕對象是目標星 NextSat。其飛行實驗包括器捕獲目標星并實現(xiàn)對接、更換軌道可替換

美國軌道快車任務
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V52

【參考文獻】

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本文編號：2595513