人類探索太空的腳步從未停歇,航天工程也隨之快速發(fā)展,面對復(fù)雜的太空環(huán)境,多用途的空間機(jī)械臂的應(yīng)用需求逐漸增長。然而由于在太空中的特殊環(huán)境和真空中無人復(fù)雜任務(wù)需求,傳統(tǒng)機(jī)械臂方案如果應(yīng)用到執(zhí)行空間在軌任務(wù)時(shí)面臨著構(gòu)型單一、執(zhí)行功能類型局限性、缺乏自主運(yùn)動能力等缺點(diǎn)。同時(shí)在空間任務(wù)中,所有功能性結(jié)構(gòu)都會面臨裝置重量限制與空間體積的限制,需要在盡量小的重量內(nèi),實(shí)現(xiàn)該空間機(jī)械臂的多種任務(wù)需求。為解決在軌機(jī)械臂的重量與多功能應(yīng)用的問題,本文研究了一種可實(shí)現(xiàn)快速重構(gòu)的鏈?zhǔn)侥K化機(jī)械臂,該機(jī)械臂由不同類型的重構(gòu)最小關(guān)節(jié)單元和主動與被動兩種快速重構(gòu)對接口構(gòu)成,能夠按照任務(wù)需求改變自己的構(gòu)型。每個(gè)機(jī)械臂的最小單元中包含有對接口系統(tǒng)、模塊化運(yùn)動系統(tǒng)、和電氣系統(tǒng)。本文中設(shè)計(jì)的鏈?zhǔn)蕉嘧杂啥饶K化機(jī)械臂。單個(gè)關(guān)運(yùn)動關(guān)節(jié)由電機(jī)和諧波減速器以直連的形式構(gòu)成俯仰驅(qū)動關(guān)節(jié)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動關(guān)節(jié),在每個(gè)關(guān)節(jié)的傳感器系統(tǒng)有溫度傳感器、關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度傳感器、驅(qū)動電流檢測和行程開關(guān)。主動對接頭是該機(jī)械臂對接過程中的主要接頭,設(shè)計(jì)采用記憶合金雙向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動對接,凸輪機(jī)構(gòu)和四個(gè)轉(zhuǎn)動鉤爪作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。被動對接頭被動接口由被動連接電路板... 

【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)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

仿人型雙臂機(jī)械臂宇航員系統(tǒng)R2加拿大的移動服務(wù)系統(tǒng)（MobileBaseSystem,MBS）由空間站的遙控機(jī)械手系統(tǒng)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文3圖1-1仿人型雙臂機(jī)械臂宇航員系統(tǒng)R2加拿大的移動服務(wù)系統(tǒng)（MobileBaseSystem,MBS）由空間站的遙控機(jī)械手系統(tǒng)（SpaceStationRemoteManipulatorSystem,SSRMS）以及專用靈巧機(jī)械臂組成，通過改變鎖緊位置，它可以在空間站外表面爬行，如圖1-2所示。該機(jī)械臂為串聯(lián)機(jī)械臂結(jié)構(gòu)，整體構(gòu)型龐大復(fù)雜，并且難以避免關(guān)節(jié)震動，導(dǎo)致它的的機(jī)械臂控制系統(tǒng)復(fù)雜，難以適應(yīng)狹小空間環(huán)境。圖1-2加拿大的移動服務(wù)系統(tǒng)MBS研究機(jī)械臂在桁架上的的攀爬方式對空間機(jī)械臂作業(yè)具有較大的幫助。以色列的BenjaminJenett和DanielCellucci提出了一種專門用于攀爬周期性桁架的

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文4“relativerobot”機(jī)械臂，如圖1-3所示。這種機(jī)械臂通過一種專用的夾持器夾持在桁架的節(jié)點(diǎn)位置處，具備垂直攀爬，水平攀爬，在垂直角度的桁架桿件間以及在桁架內(nèi)部攀爬的能力，同時(shí)可以在一個(gè)平面上沿桁架的多個(gè)方向移動，到達(dá)桁架上任意位置，實(shí)現(xiàn)更大范圍的操作。這種機(jī)械臂在桁架上移動靈活且路徑規(guī)劃簡單，但受到結(jié)構(gòu)的限制它只能適用于固定長度的桁架[15]。圖1-3以色列開發(fā)的可到達(dá)桁架任意位置的“relativerobot”美國麻省理工學(xué)院（MassachusettsInstituteofTechnology,MIT）和英國劍橋大學(xué)（UniversityofCambridge,UC）聯(lián)合開發(fā)了一種單鏈?zhǔn)酱?lián)機(jī)械臂[16]，具有8個(gè)自由度。機(jī)械臂的軸線位置相互平行，同時(shí)與末端夾持器的關(guān)節(jié)軸線垂直。如圖1-4所示。這種機(jī)械臂具有靈活的運(yùn)動性和良好的避障能力。機(jī)械臂的鏈?zhǔn)椒桨改┒说碾姍C(jī)承受較大的轉(zhuǎn)動慣量，負(fù)擔(dān)過大。而且避障步態(tài)速度慢，轉(zhuǎn)角大，不具備三維空間移動能力。圖1-4麻省理工與劍橋大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的8自由度單鏈?zhǔn)酱?lián)機(jī)械臂美國的楊伯翰大學(xué)（BrighamYoungUniversity,BYU）提出另外一種單鏈?zhǔn)?自由度串聯(lián)機(jī)械臂[14]，如圖1-5所示。類似于MIT和UC聯(lián)合開發(fā)的單鏈串聯(lián)機(jī)械臂，這種機(jī)械臂同樣具有兩個(gè)末端夾持器。但是楊伯翰大學(xué)開發(fā)的這款機(jī)械臂的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)間桿件不是直線，即兩相鄰轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)總有一定的角度。利用兩相鄰轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)間角度以及各關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)動，可以實(shí)現(xiàn)在一端夾持器固定時(shí)另一端夾持

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]空間機(jī)械臂技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 劉宏,蔣再男,劉業(yè)超.  載人航天. 2015(05)
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[3]空間站機(jī)械臂研究[J]. 張凱鋒,周暉,溫慶平,桑瑞鵬.  空間科學(xué)學(xué)報(bào). 2010(06)

碩士論文
[1]基于自適應(yīng)動態(tài)規(guī)劃的可重構(gòu)機(jī)械臂容錯(cuò)控制方法研究[D]. 夏宏兵.長春工業(yè)大學(xué) 2017
[2]可重構(gòu)機(jī)械臂普適性運(yùn)動學(xué)建模及任務(wù)規(guī)劃方法研究[D]. 吳楚鋒.北京郵電大學(xué) 2013



本文編號：3396939