隨著人類在太空中的探索活動越來越頻繁,太空任務(wù)越來越多樣化,任務(wù)質(zhì)量要求越來越高,建設(shè)大型空間飛行器的需求也越來越強烈。但是受制于運載能力和研究周期的限制,航天器平臺規(guī)模難以擴大,空間任務(wù)的靈活性和擴展性難以有效提升。為了破解這一困境,提出了航天器在軌變形重構(gòu)的工作模式。這種模式主要通過空間機器人/機械臂輔助完成航天器的組裝、變結(jié)構(gòu)和維護工作。本論文著眼于上述任務(wù)背景,結(jié)合大型天線衛(wèi)星的模塊組裝這一實際問題,針對空間機械臂的動力學(xué)建模與視覺導(dǎo)引問題進行了深入研究,并通過仿真進行了相關(guān)方法驗證。論文內(nèi)容包含以下方面:首先針對空間機械臂的建模問題,探討了如何通過體坐標系與關(guān)節(jié)變量表示機械臂的正運動學(xué)和逆運動學(xué),并且就如何解耦簡化逆運動學(xué)求解進行了分析。在運動學(xué)的基礎(chǔ)上,討論了機械臂的動力學(xué)計算過程。最后將地面上的機械臂計算方法應(yīng)用到空間機械臂系統(tǒng)中,分析了組裝過程中,空間機械臂的運動與動力因素對航天器基體的位置、姿態(tài)的影響。其次,針對機械臂運動過程中如何判別機械臂操縱對象的運動狀態(tài),研究了視覺導(dǎo)引問題。對視覺導(dǎo)引的問題核心進行了詳細闡述,隨后闡釋了相機成像模型及成像過程中畸變現(xiàn)象的物理原因...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 航天器在軌重組任務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 空間機械臂技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 目標導(dǎo)引技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.5 論文研究內(nèi)容
第2章 機械臂結(jié)構(gòu)及運動學(xué)建模
    2.1 機械臂的運動學(xué)表示
        2.1.1 體坐標系變換表示
        2.1.2 機械臂正運動學(xué)過程
        2.1.3 機械臂逆運動學(xué)過程
        2.1.4 運動學(xué)求解中的解耦
    2.2 空間機械臂的運動方程
    2.3 空間機械臂的動力學(xué)方程
    2.4 本章小結(jié)
第3章 針對機械臂的視覺導(dǎo)引技術(shù)
    3.1 視覺導(dǎo)航關(guān)鍵問題
    3.2 視覺模型基礎(chǔ)
        3.2.1 成像模型
        3.2.2 相機畸變與標定
    3.3 空間裝配環(huán)境中的視覺導(dǎo)引應(yīng)用
        3.3.1 空間機械臂裝配中的圖像獲取
        3.3.2 空間機械臂裝配中的圖像特征
    3.4 視覺特征提取方法
        3.4.1 灰度質(zhì)心法的應(yīng)用
        3.4.2 基于特征點的特征狀態(tài)獲取算法
        3.4.3 特征匹配
    3.5 本章小結(jié)
第4章 機械臂動力學(xué)過程仿真與圖像算法驗證
    4.1 仿真模型設(shè)計
        4.1.1 空間機械臂模型設(shè)計
    4.2 仿真軟件設(shè)計
        4.2.1 計算架構(gòu)
        4.2.2 解算方法
    4.3 仿真結(jié)果
        4.3.1 雙關(guān)節(jié)機械臂轉(zhuǎn)動仿真
        4.3.2 包含空間飛行器基體的運動仿真
        4.3.3 空間環(huán)境圖像處理算法示例
        4.3.4 仿真實驗結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝
個人簡歷



本文編號：3804202