【摘要】： 在未來的空間活動中，使用空間機(jī)器人來輔助完成失效衛(wèi)星的捕獲、修理及航天器的交會、對接等作業(yè)任務(wù)，能夠有效地減少宇航員艙外暴露作業(yè)帶來的危險，而大型空間站的在軌組裝、修理等操作更為空間機(jī)器人提供了廣闊的應(yīng)用前景。由于空間機(jī)器人（尤其是帶柔性機(jī)械臂的機(jī)器人）處于太空失重狀態(tài)，它的運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)及控制問題與地面固定機(jī)器人有本質(zhì)區(qū)別，因此對它的研究有著極其重要理論與實(shí)際意義。本文主要在如下幾個方面做了一些研究工作： 在第二章中，首先，簡要介紹了空間機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)性質(zhì)，然后，基于完全笛卡爾坐標(biāo)方法討論了漂浮基帶滑移鉸空間機(jī)械臂的逆運(yùn)動學(xué)問題。為此結(jié)合系統(tǒng)動量及動量矩守恒關(guān)系導(dǎo)出了以完全笛卡爾坐標(biāo)表示的系統(tǒng)運(yùn)動Jacobi矩陣，并在此基礎(chǔ)上研究了帶滑移鉸空間機(jī)械臂的分解運(yùn)動速度控制方法，給出了計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真算例，以此證明了該方法的有效性。 在第三章中，我們以完全笛卡爾坐標(biāo)方法為基礎(chǔ)，討論了漂浮基閉環(huán)雙臂空間機(jī)器人系統(tǒng)的逆運(yùn)動學(xué)問題。首先，分析了閉環(huán)雙臂空間機(jī)器人捕捉目標(biāo)物體時的運(yùn)動學(xué)關(guān)系，給出了以完全笛卡爾坐標(biāo)表示的系統(tǒng)運(yùn)動Jacobi關(guān)系；然后，以此為基礎(chǔ)研究了空間機(jī)器人雙臂協(xié)調(diào)操作的分解運(yùn)動速度控制方法和協(xié)調(diào)操作問題；最后應(yīng)用MATLAB語言對平面雙臂空間機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬、仿真，仿真運(yùn)算證實(shí)了上述方法的有效性。 在第四章中，首先，我們對柔性機(jī)械臂的動力學(xué)建模和系統(tǒng)控制問題做了比較全面的介紹；然后，運(yùn)用Lagrange方程并結(jié)合假設(shè)模態(tài)法建立了平面兩桿柔性空間機(jī)械臂系統(tǒng)的動力學(xué)方程。在此基礎(chǔ)上，通過坐標(biāo)變換導(dǎo)出了以可測關(guān)節(jié)角為控制輸出變量的系統(tǒng)控制模型，基于此控制模型提出了柔性空間機(jī)械臂關(guān)節(jié)運(yùn)動的動力學(xué)優(yōu)化控制方案。仿真算例證明了該控制方法的有效性。
【圖文】：

算例證明了該方法的有效性、實(shí)用性。§2.2 空間機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)考慮圖2-1所示的空間機(jī)器人系統(tǒng)，aaaaOxyz為慣性坐標(biāo)系，體O表示載體，體i (i = 1,2,...n)表示機(jī)械臂的第 i 桿，體 n +1為負(fù)載，gC為系統(tǒng)質(zhì)心，gr為系統(tǒng)質(zhì)心位置向量，，c(i = 0,1...n+1)i為體的質(zhì)心

福州大學(xué)碩士學(xué)位論文用各桿質(zhì)心坐標(biāo)歐拉參數(shù)表示的變量數(shù) 21。用完全笛選擇 B、C、D、E 為參考點(diǎn)（基矢量 u 由 D、E 的坐標(biāo)變量數(shù)為 12，同時附加八個二次多項(xiàng)式形式的約束方爾坐多體系統(tǒng)動力學(xué)方程可利用拉氏第二類方程或虛此必須計(jì)算用完全笛卡爾坐標(biāo)表示的動能或慣性力的法已成功地應(yīng)用于空間機(jī)構(gòu)的動力學(xué)分析，眾所周知浮的多體航天器，當(dāng)萬有引力梯度允許忽略且無控制接利用動量矩守恒原理動力學(xué)方程降階。為使完全笛于分析自由空間多體系統(tǒng)，以下導(dǎo)出用完全笛卡爾坐剛體系統(tǒng)的動量和動量矩解析表達(dá)式，給出與之相適念，建立用完全笛卡爾坐標(biāo)描述多體系統(tǒng)動力學(xué)的一于多體航天器動力學(xué)分析。
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類號】：TH113.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 丁希侖,陳偉海,張啟先;空間機(jī)器人柔性臂動力學(xué)模糊控制的研究[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;1999年01期

2 陳力,劉延柱;空間機(jī)器人姿態(tài)與末端抓手協(xié)調(diào)運(yùn)動的魯棒自適應(yīng)控制[J];工程力學(xué);2002年02期

3 陳力,劉延柱;參數(shù)不確定空間機(jī)械臂系統(tǒng)的增廣自適應(yīng)控制[J];航空學(xué)報;2000年02期

4 王大龍,陸佑方,陳塑寰,李曉光;雙連桿柔性機(jī)械臂的非線性軌跡跟蹤控制[J];吉林工業(yè)大學(xué)學(xué)報;1996年02期

5 洪炳熔,李華忠;自由飛行空間機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩求解算法[J];機(jī)器人;1999年05期

6 王樹新,員今天,石菊榮,劉又午;柔性機(jī)械臂建模理論與控制方法研究綜述[J];機(jī)器人;2002年01期

7 戈新生,劉松,張涌;機(jī)器人動力學(xué)分析的完全笛卡爾坐標(biāo)方法[J];機(jī)械設(shè)計(jì);2001年10期

8 陳力,劉延柱;漂浮基空間機(jī)器人協(xié)調(diào)運(yùn)動的自適應(yīng)控制與魯棒控制[J];機(jī)械工程學(xué)報;2001年08期

9 王景;劉良棟;梁斌;吳宏鑫;;任務(wù)空間內(nèi)空間機(jī)械臂的自適應(yīng)控制[J];控制工程;2000年01期

10 馬保離，霍偉;空間機(jī)器人系統(tǒng)的自適應(yīng)控制[J];控制理論與應(yīng)用;1996年02期

本文編號：2675437