本文關(guān)鍵詞：基于機(jī)械手技術(shù)的航天服手套壽命試驗(yàn)系統(tǒng)

  更多相關(guān)文章： 艙外航天服 手套 壽命試驗(yàn) 機(jī)械手 檢測系統(tǒng)

【摘要】：隨著我國太空計(jì)劃的深入,艙外活動將更加頻繁。然而高真空、極端溫度和強(qiáng)輻射等嚴(yán)苛的太空環(huán)境對航天員的生命安全造成了極大的威脅,一旦艙外航天服破損,后果不堪設(shè)想。由于艙外操作手部運(yùn)動最多,手套是航天服最易磨損的部分,所以,通過對艙外航天服手套進(jìn)行壽命試驗(yàn),掌握其使用壽命數(shù)據(jù),對于航天服的設(shè)計(jì)與使用都具有重要的應(yīng)用意義。 采用人工方法對艙外航天服手套進(jìn)行壽命試驗(yàn)效率低,試驗(yàn)參數(shù)不易獲得。研制基于靈巧機(jī)械手的艙外航天服手套壽命試驗(yàn)系統(tǒng)代替人手進(jìn)行快速抓握,同時(shí)氣壓傳感器對手套內(nèi)部氣壓實(shí)時(shí)監(jiān)測,可以快速準(zhǔn)確的進(jìn)行手套壽命試驗(yàn)。靈巧機(jī)械手能否模擬人手運(yùn)動軌跡進(jìn)行抓握運(yùn)動是航天服手套壽命試驗(yàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵。同時(shí)由于航天服手套內(nèi)部空間狹小,織物分層較多,靈巧機(jī)械手在尺寸上也必須與人手相當(dāng),也對設(shè)備的研制提出了更高的要求。 論文運(yùn)用D-H轉(zhuǎn)換矩陣對靈巧機(jī)械手手指進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)分析,并應(yīng)用MATLAB完成了運(yùn)動軌跡仿真。聯(lián)合INVENTOR和ADAMS對靈巧機(jī)械手的食指進(jìn)行了動力學(xué)仿真。通過仿真分析了機(jī)械手的驅(qū)動及傳動技術(shù)的特點(diǎn),為艙外航天服手套壽命試驗(yàn)系統(tǒng)的驅(qū)動方案提供了理論依據(jù)。 在理論研究和仿真的基礎(chǔ)上,研制了靈巧機(jī)械手并進(jìn)行了試驗(yàn)；研制了氣缸外驅(qū)動的艙外航天服手套壽命試驗(yàn)裝置,實(shí)現(xiàn)了航天服手套手指的抓握運(yùn)動和手腕的擺動運(yùn)動。研制了被動式內(nèi)置手改進(jìn)了手指的運(yùn)動質(zhì)量。用壓力傳感器、氣動控制閥以及NI板卡構(gòu)建了手套壽命試驗(yàn)控制系統(tǒng),采用Labview軟件編寫了系統(tǒng)的測控程序。 經(jīng)過實(shí)際使用,證明艙外航天服手套壽命試驗(yàn)系統(tǒng)可以完成預(yù)期目標(biāo),表明了以被動靈巧機(jī)械手結(jié)合外部驅(qū)動的試驗(yàn)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)艙外航天服手套的壽命試驗(yàn)。論文的研究結(jié)果對于艙外航天服材料耐用性以及航天服可靠性研究具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：艙外航天服 手套 壽命試驗(yàn) 機(jī)械手 檢測系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V445.3
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 目錄9-12
• 1 緒論12-22
• 1.1 課題選題背景和意義12-13
• 1.1.1 課題背景12
• 1.1.2 課題意義12-13
• 1.2 靈巧機(jī)械手的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3 航天服手套的試驗(yàn)驅(qū)動需求19
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排19-22
• 2 靈巧機(jī)械手的建模與運(yùn)動學(xué)分析22-38
• 2.1 人手的物理模型22-23
• 2.2 人手自由度分析23
• 2.3 人手設(shè)計(jì)參數(shù)23-24
• 2.4 仿人機(jī)械手的運(yùn)動學(xué)分析24-26
• 2.5 單指運(yùn)動學(xué)分析26-33
• 2.5.1 食指的運(yùn)動學(xué)分析26-28
• 2.5.2 拇指的運(yùn)動學(xué)分析28-31
• 2.5.3 運(yùn)動學(xué)逆解檢驗(yàn)31-33
• 2.6 單指運(yùn)動空間的仿真33-36
• 2.6.1 食指運(yùn)動空間仿真34-35
• 2.6.2 拇指運(yùn)動空間仿真35-36
• 2.7 本章小結(jié)36-38
• 3 靈巧機(jī)械手動力學(xué)仿真38-50
• 3.1 拉格朗日方程38-39
• 3.2 靈巧機(jī)械手的動力學(xué)模型39-42
• 3.3 基于INVENTOR與ADAMS聯(lián)合的動力學(xué)仿真42-48
• 3.3.1 ADAMS簡介42-43
• 3.3.2 靈巧機(jī)械手食指動力學(xué)仿真43-48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 4 機(jī)械手的驅(qū)動方案分析50-60
• 4.1 驅(qū)動器的選擇50-51
• 4.2 傳動方式的選擇51-54
• 4.2.1 腱繩型手指52
• 4.2.2 連桿型手指52-53
• 4.2.3 齒輪與帶輪混合應(yīng)用型手指53-54
• 4.3 腱傳動欠驅(qū)動靈巧機(jī)械手54-59
• 4.3.1 手指結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)55-56
• 4.3.2 驅(qū)動器的選擇56
• 4.3.3 氣缸行程的確定56-57
• 4.3.4 氣缸驅(qū)動拉力的確定57-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 5 艙外航天服手套驅(qū)動機(jī)構(gòu)的研制60-72
• 5.1 被動式外驅(qū)動機(jī)械手的設(shè)計(jì)60-64
• 5.1.1 外骨骼式機(jī)械手60-61
• 5.1.2 外置連桿式靈巧機(jī)械手61-64
• 5.2 艙外航天服手套壽命試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)64-69
• 5.2.1 總體設(shè)計(jì)方案64
• 5.2.2 手套固定機(jī)構(gòu)64-65
• 5.2.3 手指固定機(jī)構(gòu)65-66
• 5.2.4 手套密封杯66-67
• 5.2.5 艙外航天服手套壽命試驗(yàn)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)67-68
• 5.2.6 艙外航天服手套壽命試驗(yàn)氣路系統(tǒng)68-69
• 5.3 艙外航天服手套壽命試驗(yàn)系統(tǒng)制作69-70
• 5.4 本章小結(jié)70-72
• 6 艙外航天服手套壽命試驗(yàn)測控系統(tǒng)72-80
• 6.1 壽命試驗(yàn)的設(shè)置要求72
• 6.2 測控系統(tǒng)硬件技術(shù)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與開發(fā)72-74
• 6.2.1 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)73
• 6.2.2 數(shù)據(jù)采集卡73-74
• 6.3 測控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)開發(fā)74-78
• 6.4 艙外航天服手套壽命試驗(yàn)78-79
• 6.5 本章小結(jié)79-80
• 7 總結(jié)和展望80-82
• 7.1 總結(jié)80
• 7.2 展望80-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果86-90
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集90

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：616001