空間機(jī)械臂是在軌裝配任務(wù)的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu),在大型空間結(jié)構(gòu)裝配過程中對末端動態(tài)性能有很高要求。操作過程中,機(jī)械臂末端易受起停、質(zhì)量特性的改變、碰撞沖擊效應(yīng)等因素的影響而產(chǎn)生振動。但由于空間環(huán)境的特殊性,也給空間機(jī)械臂系統(tǒng)在軌操作的模擬驗(yàn)證帶來困難。針對這一問題,本文分析了機(jī)械臂末端在起停與交互過程中不同結(jié)構(gòu)參數(shù)與工況參數(shù)下的振動特性,設(shè)計相應(yīng)的控制策略,實(shí)現(xiàn)對機(jī)械臂末端的振動抑制和軌跡跟蹤控制。具體研究內(nèi)容如下:首先,考慮了固體潤滑劑對含間隙機(jī)械臂關(guān)節(jié)動態(tài)特性的影響,基于含間隙關(guān)節(jié)模型,引入關(guān)節(jié)軸向尺寸,給出了固體潤滑劑作用下關(guān)節(jié)非線性法向和切向接觸力的詳細(xì)計算方法,并采用Newton-Euler法建立了機(jī)械臂系統(tǒng)動力學(xué)模型。其次,考慮到空間重力釋放不僅會影響機(jī)械臂的運(yùn)動行為,還會對關(guān)節(jié)摩擦特性產(chǎn)生影響。以實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂系統(tǒng)精確動力學(xué)建模為目的,設(shè)計并搭建了以固體潤滑機(jī)械臂關(guān)節(jié)為本體執(zhí)行機(jī)構(gòu)的半物理仿真試驗(yàn)平臺,在數(shù)學(xué)仿真中接入實(shí)物對象,并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果修正關(guān)節(jié)接觸力,得到了適用于不同重力環(huán)境的關(guān)節(jié)接觸力模型。進(jìn)一步,基于半物理仿真試驗(yàn)得到的非線性接觸力表達(dá)式建立了機(jī)械臂模型,研究機(jī)械臂在不同結(jié)... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

ROTEX遙控機(jī)械臂（2）外部機(jī)械臂系統(tǒng)

c) 歐洲機(jī)械臂（ERA） d) 日本遙操作機(jī)械臂（JEMRMS）圖 1-2 外部機(jī)械臂系統(tǒng)安裝在衛(wèi)星表面的空間機(jī)械臂系統(tǒng)則主要用于失效衛(wèi)星的捕獲、維護(hù)、燃料補(bǔ)給等在軌任務(wù)，如日本工程試驗(yàn)衛(wèi)星-7(ETS - VII)計劃[10]，美國的軌道快車（OrbitExpress，OE）計劃[11]，德國的空間系統(tǒng)演示驗(yàn)證技術(shù)衛(wèi)星（Technology Satellite fdemonstration and verification of Space systems，TECSAS）項(xiàng)目等[12]。（3）表面爬行機(jī)器人系統(tǒng)表面爬行機(jī)器人是一類小型機(jī)器人，可在航天器的表面“爬行”，主要用于維修精確定位等操作任務(wù)，如對指定區(qū)域進(jìn)行檢測以及修補(bǔ)表面熱涂層和裂縫等，既可以自主運(yùn)行，也可以遙操作。如卡耐基-梅隆大學(xué)研制的 Skyworker 機(jī)器人，通過支撐平臺的反作用力運(yùn)動，是一種可用于大型空間結(jié)構(gòu)的自主裝配、維修、監(jiān)測的空間機(jī)器人[13]。

微重力模擬方法

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不同重力條件下含鉸間間隙空間機(jī)械臂PDμ-SMC軌跡跟蹤控制[J]. 劉福才,夏威,秦利,侯甜甜,郭宇.  高技術(shù)通訊. 2017(04)
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[4]國內(nèi)外空間機(jī)器人技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 張文輝,葉曉平,季曉明,吳夏來,朱銀法,王超.  飛行力學(xué). 2013(03)
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[6]漂浮基柔性空間機(jī)器人的魯棒控制及振動抑制[J]. 謝立敏,陳力.  力學(xué)學(xué)報. 2012(06)
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[9]從ETS-Ⅶ到HTV——日本交會對接/�？考夹g(shù)研究[J]. 朱仁璋,王鴻芳,徐宇杰,魏羽良.  航天器工程. 2011(04)
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博士論文
[1]含間隙鉸鏈機(jī)構(gòu)非線性接觸力和碰撞動力學(xué)研究[D]. 王旭鵬.西北工業(yè)大學(xué) 2016
[2]考慮鉸間間隙的機(jī)構(gòu)動力學(xué)特性研究[D]. 白爭鋒.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[3]三維重力補(bǔ)償方法與空間浮游目標(biāo)模擬實(shí)驗(yàn)裝置研究[D]. 姚燕生.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006



本文編號：3419180