發(fā)布時間：2020-07-30 21:57

【摘要】：在太空中抓捕和操控非合作目標(biāo)是載人航天的關(guān)鍵性技術(shù),目前一個亟待解決的問題就是清理空間碎片。許多傳統(tǒng)的在地球表面的機械抓捕技巧在太空中卻是不可行的,而自然界中大壁虎的黏附卻為該問題的解決提供了新的方法和途徑——黏附抓捕。為了驗證黏附抓捕方式的可行性并探索仿生黏附材料在航天領(lǐng)域的新的應(yīng)用前景,本文展開了如下工作。1.分析了大壁虎在豎直表面的黏-脫附運動行為以及黏附自鎖合的運動軌跡,結(jié)合大壁虎的生物結(jié)構(gòu),設(shè)計了一種仿生黏附機構(gòu),主要包括機身、柔性驅(qū)動和仿生腳掌(腳爪)機構(gòu);對空間黏附捕獲機構(gòu)的工作形式和驅(qū)動方式進(jìn)行了初步的規(guī)劃,并制作了仿生空間黏附捕獲機構(gòu)樣機。2.優(yōu)化了空間黏附捕獲機構(gòu)的黏附單元關(guān)鍵參數(shù),使其在給定接觸力下產(chǎn)生的黏附力最大化;建立了機構(gòu)在實際碰撞載荷條件下的雙質(zhì)體彈簧阻尼模型;對機構(gòu)的碰撞-黏附行為和機理進(jìn)行了初步分析,并為進(jìn)一步的試驗研究方案的參數(shù)和指標(biāo)提供指導(dǎo)。3.在氣浮臺模擬微重力環(huán)境下,測試了捕獲裝置在不同碰撞速度、不同碰撞角度以及采用不同密度叢狀黏附材料時碰撞-黏附行為和接觸力;通過黏附腳爪的數(shù)目、撕脫過程中的脫附力,定義了黏附安全裕度來評價樣機的性能;得到了仿生黏附機構(gòu)捕獲的適用參數(shù)邊界閾值以及最優(yōu)工作參數(shù),為黏附捕獲機構(gòu)的空間應(yīng)用提供了試驗指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V423
【圖文】：

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.2.1 空間捕獲對接技術(shù)的發(fā)展第一個人造衛(wèi)星于 1957 年 10 月 4 日成功發(fā)射，標(biāo)志著人類從此邁入航天時代。從那始，美國和前蘇聯(lián)相繼開始對空間交會對接技術(shù)進(jìn)行探索和研究，并取得了豐碩的研究成半個多世紀(jì)的時間里，空間交會對接技術(shù)作為人類探索太空的關(guān)鍵性技術(shù)，得到了迅速，研究人員們設(shè)計研發(fā)了大量的空間合作目標(biāo)與非合作目標(biāo)的對接機構(gòu)或捕獲機構(gòu)[1]。圖述了空間交會對接技術(shù)的發(fā)展歷史。本文列舉了幾個比較突出的交會對接項目并作介紹如

圖 1.1 交會對接技術(shù)發(fā)展歷程日本）于1997年成功研制發(fā)射ETS-VII，作為首個能實現(xiàn)自主飛行的空間機實驗的航天器結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示。該機械臂連接剛度高、可擴展性強3 個手指進(jìn)行對接�？梢源钶d多種功能末端完成各項試驗任務(wù)[2, 3]，但Grapple Fixture（GPF）的目標(biāo)，無法抓取一般性的漂浮目標(biāo)。

多級鎖合仿生黏附捕獲機構(gòu)的設(shè)計及試驗測試研究由美國國防部研制的“Orbital Express”(“軌道快車”)于 2007 年 3 月成功發(fā)射，是世界上第二個能實現(xiàn)自主飛行的空間機器人系統(tǒng)，可用于在軌偵查以及延長衛(wèi)星壽命。如圖 1.3 所示，“軌道快車”同樣采用專用的對接機構(gòu)及對接接口，也不具有一般性。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2776135