發(fā)布時間：2022-01-12 17:30

　　隨著航天技術的不斷發(fā)展和進步,國內(nèi)對大型空間結構的需求不斷增大。為滿足大型空間桁架結構太空在軌裝配的需要,本文根據(jù)五面體可展桁架單元可以組合成多種類型的桁架結構的特點,提出了一種五面體可展桁架單元,該結構在地面上可置于收縮狀態(tài)以便于發(fā)射,發(fā)射到指定空間位置后,解除約束可展成五面體單元,然后以此為基本單元進行空間組裝,獲得所需的空間桁架結構。本文基于五面體可展桁架單元設計了兩種折疊方式并對其進行了自由度、運動學和動力學分析�；贛axwell幾何體系必要判據(jù),對于完全展開后的五面體可展桁架單元模型,進行分析。單元穩(wěn)定性分析結果表明,展開后的五面體桁架單元作為基本桁架單元時能保證基本單元結構的穩(wěn)定,是實現(xiàn)整體結構穩(wěn)定的前提,通過基本單元上預設的連接桿,可將多個五面體可展桁架單元進行連接,組合成多種類型的桁架結構。應用約束螺旋理論和反螺旋理論對兩種展開方式的五面體可展桁架單元單閉環(huán)結構和單元整體結構進行自由度分析。結果表明,當單元展開方式為五面體可展桁架單元的底面始終與設定的坐標軸平面平行時,該單元的單閉環(huán)自由度和整體自由度均為1;當單元展開方式為五面體可展桁架單元的底面與設定的坐標軸平面不... 

【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１移動小車式空間在軌組裝機構??

?大連海事大學碩士學位論文???（ａ）小車機構示意圖?（ｂ）小車機構組裝示意圖??圖１．１移動小車式空間在軌組裝機構??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｓｐａｃｅ?ｏｎ?ｏｒｂｉｔ?ａｓｓｅｍｂｌｙ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｍｏｂｉｌｅ?ｃａｒ??圖１．２機構搭建不同角度桁架??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｔｒｕｓｓ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ａｎｇｌｅｓ?ｂｕｉｌｔ?ｂｙ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ??Ｗｉｌｌｉａｍ?Ｄｏｇｇｅｔｔ提出了一種利用遙控的工業(yè)機器人來進行空間桁架結構裝配的機??構［２８］。如圖１．３所示，該機構包括一個工業(yè)機器人、兩個執(zhí)行終端、三個運動方向和多??個監(jiān)控攝像頭。該機構有一個能夠進行旋轉運動的底座，用來旋轉搭建的桁架機構。該??旋轉機構把未完成搭建的桁架部分旋轉至工業(yè)機器人附近，以方便工業(yè)機器人進行桁架??搭建工作。工業(yè)機器人可通過運動基座上的兩個直線對桁架桿和面板的進行安裝。該工??業(yè)機器人是一個６自由度的機械臂，，其尺寸為６０英寸，載荷能力為３０磅。在操作中可??以對機器人進行自定義修改，以滿足不同的操作需求。搭建桁架用的桁架桿存儲在機器??人下面的托盤當中。當托盤中所有的桁架桿安裝完成以后，托盤將會自動移動到位于機??器人旁邊的托盤存儲區(qū)，以便于下一個托盤為機器人提供搭建用的桁架桿。該裝配機構??中裝配材料的運輸通過攝像頭傳遞給機器人的視覺系統(tǒng)，然后根據(jù)攝像頭所拍攝的圖??像，來引導機器人執(zhí)行取料動作。當桁架組件被運輸至結構附近時，安裝機器人開始執(zhí)??行準確的安裝動作。安裝的動作順序是，先組裝成桁架，然后在桁架上安裝面板。裝配??時，主機上有個運行的控制系統(tǒng)可以對整個的裝配過程來進行控

?大連海事大學碩士學位論文???輕質(zhì)桁架結構組成。對于裝配大型柔性結構，將采用多個機器人來捕捉和連接大型振動??結構。目前，地面實驗己經(jīng)成功地驗證了使用多個機器人的可行性，并且證明了使用多??個機器人的方法能夠有效的適用于柔性空間結構的搭建。??圖１．９日本空間組裝機械臂??Ｆｉｇ．?１．９?Ｔｈｅ?Ｊａｐａｎｅｓｅ?ｓｐａｃｅ?ａｓｓｅｍｂｌｙ?ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ??Ｓｋｙｗｏｒｋｃｒ是卡內(nèi)基梅隆大學制造的第一代用于軌道組裝、檢查和維護的移動機械??手，如圖１．１０所示［３６］�？▋�(nèi)基梅ｇ大學對該機構進行了詳細的設計，并對該機構的樣??機進行了多次的試驗。Ｓｋｙｗｏｒｋｅｒ能夠?qū)崿F(xiàn)噸級別的最大有效載荷量，并且可以進行長??距離的運輸。為了最大限度地提高運輸?shù)乃俣群托�，同時使機構輸出的力最小，丨用此??Ｓｋｙｗｏｒｋｅｒ采用了連續(xù)的步態(tài)。這種連續(xù)的步態(tài)使得Ｓｋｙｗｏｒｋｅｒ機器人能夠以侃定的速??度保持巨大的有效載荷，以此提高動力效率。Ｓｋｙｗｏｒｋｅｒ通過機械手來完成行走動作，??對于Ｓｋｙｗｏｒｋｅｒ而言，這是一種簡單但有效的行走方式，適合在大型空間設施上進行攀??爬運動。與國際空間站中使用的軌道相比，這種用機械臂攀爬的步行方式對要搭建的大??型空間結構沒有顯著影響，因此該機構采用這種運動方式作為主要的移動方式。??圖?１．１０?ｓｋｙｗｏｒｋｅｒ?機器人??Ｆｉｇ．?１．１０?Ｔｈｅ?ｓｋｙｗｏｒｋｅｒ?ｒｏｂｏｔ??Ｉ?－?７?－??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Type synthesis of deployable mechanisms for ring truss antenna based on constraint-synthesis method[J]. Bo HAN,Yundou XU,Jiantao YAO,Dong ZHENG,Luyao GUO,Yongsheng ZHAO.  Chinese Journal of Aeronautics. 2020(09)
[2]Configuration synthesis of planar folded and common overconstrained spatial rectangular pyramid deployable truss units[J]. Hui YANG,Hongwei GUO,Yan WANG,Rongqiang LIU,Zongquan DENG.  Chinese Journal of Aeronautics. 2019(07)
[3]大型網(wǎng)狀天線展開過程溫度及展開時機分析[J]. 李濤,肖志偉,張筱筱.  中國空間科學技術. 2018(04)
[4]構架式可展開天線自由度與奇異性分析[J]. 胡飛,宋燕平,黃志榮,朱佳龍,劉文蘭.  中國空間科學技術. 2018(03)
[5]環(huán)形桁架式天線展開不同步現(xiàn)象分析[J]. 陶成,劉麗坤,周志成,田強,邢志鋼.  中國空間科學技術. 2015(01)
[6]扭簧驅(qū)動空間展開桁架結構分析[J]. 陳務軍,董石麟,付功義,周岱,胡繼軍.  上海交通大學學報. 2000(08)

博士論文
[1]空間可展結構展開過程動力學理論分析、仿真及試驗[D]. 趙孟良.浙江大學 2007



本文編號：3585177