目前針對(duì)空間桁架結(jié)構(gòu)的在軌裝配任務(wù)主要有兩種技術(shù)手段,包括航天員艙外作業(yè)和空間機(jī)械臂。但是隨著航天技術(shù)的發(fā)展,空間結(jié)構(gòu)的大型化和復(fù)雜化使它們有了一定的局限性,例如艙外高強(qiáng)度任務(wù)帶來的危險(xiǎn)性和機(jī)械臂自身的操作空間有限性以及靈活機(jī)動(dòng)性差等,而對(duì)以桁架結(jié)構(gòu)為目標(biāo)的空間爬行機(jī)器人的研究可以充分彌補(bǔ)這些不足。本文提出一種具備仿壁虎粘附結(jié)構(gòu),可適應(yīng)不同桁架目標(biāo)的爬行機(jī)器人,并利用離散元-多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)聯(lián)合仿真技術(shù)對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特性展開研究。從提高機(jī)器人適應(yīng)性出發(fā),結(jié)合工作環(huán)境和爬行目標(biāo)材料,基于仿生原理確定了機(jī)器人的整體構(gòu)型,通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定了機(jī)器人關(guān)鍵尺寸并對(duì)其進(jìn)行虛擬樣機(jī)建模。從仿生學(xué)角度完成了對(duì)機(jī)器人粘附微結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通過分解機(jī)器人動(dòng)作提出運(yùn)動(dòng)功能方案,并以機(jī)器人單腿為對(duì)象,完成了單腿的運(yùn)動(dòng)學(xué)和運(yùn)動(dòng)空間分析,為后續(xù)仿真參數(shù)設(shè)置提供依據(jù)。采用離散元方法,在EDEM中利用顆粒堆積法建立機(jī)器人仿生剛毛微結(jié)構(gòu)仿真模型。結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)分析結(jié)果,針對(duì)機(jī)器人單腿抱抓動(dòng)作,利用ADAMS建立運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真模型。在零重力環(huán)境下,通過EDEM-ADAMS聯(lián)合仿真平臺(tái)對(duì)比分析有無粘附微結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)器人爬行運(yùn)動(dòng)的影響,驗(yàn)證了粘... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

集成“細(xì)胞星”示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文蜓”（Dragonfly）項(xiàng)目是“鳳凰”計(jì)劃的衍生項(xiàng)目，由 2015 年提出，用于演示星在軌組裝方案可行性，并在 2017 年 8 月成功完成地面演示試驗(yàn)，并在進(jìn)一步備在軌飛行演示試驗(yàn)[10]。圖 1-3 和圖 1-4 所示的是集成“細(xì)胞星”和“蜻蜓”計(jì)在軌裝配天線的示意圖。

在軌裝配天線的示意圖。圖 1-3 集成“細(xì)胞星”示意圖[9]圖 1-4 “蜻蜓”在軌裝配天線示意圖[10]另外，美國卡耐基梅隆大學(xué)研發(fā)出一款空間機(jī)器人系統(tǒng) Skyworker，主要用于空間大型設(shè)備的裝配、檢測(cè)和維護(hù)。它可以在空間結(jié)構(gòu)上穩(wěn)定附著或移動(dòng)，并且能夠完成在軌操作和運(yùn)輸有效載荷兩類空間任務(wù)，且操作載荷可達(dá)噸級(jí)[11]。該系統(tǒng)的在軌裝配和樣機(jī)如圖 1-5 所示。Skyworker 共有 11 個(gè)關(guān)節(jié)，當(dāng)機(jī)器人末端的夾持器與目標(biāo)固定時(shí)，另一端可以進(jìn)行其他空間操作，此時(shí)機(jī)器人變?yōu)榫抛杂啥葯C(jī)械臂。目前機(jī)器人處于第一代原理樣機(jī)測(cè)試階段，旨在演示它的抓取、裝配等基本功能，并通過它來探究相關(guān)在軌操作的關(guān)鍵技術(shù)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]六足機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃及自主導(dǎo)航系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D]. 李雙紅.吉林大學(xué) 2017
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[3]空間機(jī)器人在軌自主裝配動(dòng)力學(xué)與控制[D]. 李大明.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[4]四足仿生爬行機(jī)器人研制[D]. 倪寧.南京航空航天大學(xué) 2012
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[6]爬桿機(jī)器人的攀爬控制[D]. 蔡傳武.華南理工大學(xué) 2011
[7]仿壁虎腳掌剛毛陣列接觸力學(xué)分析及試驗(yàn)研究[D]. 趙林林.南京航空航天大學(xué) 2007
[8]油罐檢測(cè)爬壁機(jī)器人技術(shù)及系統(tǒng)研究[D]. 田蘭圖.清華大學(xué) 2004



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