本文關(guān)鍵詞：考慮重力效應(yīng)與間隙的空間機(jī)械臂動(dòng)態(tài)特性研究

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【摘要】：空間機(jī)械臂在航天工程中的應(yīng)用越來越廣泛,隨著所執(zhí)行任務(wù)難度的增加,對(duì)空間機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)精度提出更高的要求。由于空間機(jī)械臂在地面研制和調(diào)試,在太空工作,重力環(huán)境的改變直接影響空間機(jī)械臂的動(dòng)態(tài)特性,在地面上裝調(diào)好的機(jī)械臂能否在太空中正常運(yùn)行已經(jīng)成為研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)。以往的研究中,學(xué)者們通過在地面建立微重力環(huán)境來模擬微重力下空間機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)并獲取空間機(jī)械臂的動(dòng)態(tài)特性參數(shù),由于地面重力場(chǎng)的干擾,模擬微重力環(huán)境所獲取的空間機(jī)械臂動(dòng)態(tài)特性參數(shù)并不能完全反映真實(shí)微重力情況下空間機(jī)械臂的動(dòng)態(tài)特性。本文從重力角度對(duì)空間機(jī)械臂進(jìn)行研究,通過分析重力對(duì)空間機(jī)械臂動(dòng)態(tài)特性的影響,以求對(duì)模擬微重力空間機(jī)械臂試驗(yàn)給予指導(dǎo)意見,在重力影響空間機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)行為的物理機(jī)制以及空間機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)建模方面給予建議。在研究重力對(duì)空間機(jī)械臂動(dòng)態(tài)特性影響方面,本文主要考慮了兩個(gè)因素,其一,在空間機(jī)械臂的地面調(diào)試階段,如果重力場(chǎng)方向與機(jī)械臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度方向夾角改變,該關(guān)節(jié)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化;其二,空間機(jī)械臂的關(guān)節(jié)存在間隙,在重力與間隙綜合作用下,空間機(jī)械臂的動(dòng)態(tài)特性與微重力下含間隙的空間機(jī)械臂的動(dòng)態(tài)特性也會(huì)不同�；谝陨蟽牲c(diǎn),本文以空間機(jī)械臂為研究對(duì)象,運(yùn)用現(xiàn)代仿真方法對(duì)空間機(jī)械臂進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真分析,主要包括以下主要內(nèi)容:首先,基于Pro/e建立了6自由度空間機(jī)械臂三維實(shí)體模型,并將虛擬樣機(jī)導(dǎo)入ADAMS平臺(tái),通過ADAMS平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)建模理論并且依據(jù)空間機(jī)械臂實(shí)際質(zhì)量參數(shù)、物理特性以及相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況建立了該空間機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)仿真模型。其次,分析了不同重力場(chǎng)取向下無鉸間隙空間機(jī)械臂的動(dòng)態(tài)特性。對(duì)比了在重力方向與機(jī)械臂關(guān)節(jié)角速度方向夾角變化的情況下空間機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)參數(shù),總結(jié)了重力對(duì)空間機(jī)械臂動(dòng)態(tài)特性的影響規(guī)律。最后,分析了不同重力場(chǎng)取向下含鉸間隙的空間機(jī)械臂的動(dòng)態(tài)特性。通過對(duì)比不同重力取向下與不同間隙值的情況下空間機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)參數(shù),總結(jié)了重力與運(yùn)動(dòng)副間隙綜合作用對(duì)空間機(jī)械臂動(dòng)態(tài)特性的影響規(guī)律。為空間機(jī)械臂軌跡跟蹤的控制以及運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性提供了指導(dǎo)性意見。
【關(guān)鍵詞】：空間機(jī)械臂 重力效應(yīng) 運(yùn)動(dòng)副間隙 動(dòng)態(tài)特性 動(dòng)力學(xué)仿真
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP241
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 課題來源11
• 1.2 課題背景及研究意義11-12
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-19
• 1.3.1 空間機(jī)械臂的發(fā)展12-13
• 1.3.2 多體系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.3 微重力環(huán)境模擬研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3.4 含間隙機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 論文的研究?jī)?nèi)容19-21
• 第2章 空間機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)建模21-44
• 2.1 引言21
• 2.2 空間機(jī)械臂模型理論分析21-27
• 2.2.1 空間機(jī)械臂坐標(biāo)系的建立21-22
• 2.2.2 空間機(jī)械臂的位置求解22-24
• 2.2.3 雅克比矩陣求解24-27
• 2.3 虛擬樣機(jī)技術(shù)(VPT技術(shù))27-28
• 2.4 ADAMS簡(jiǎn)介28-33
• 2.4.1 ADAMS基本算法29-32
• 2.4.2 主要功能模塊32-33
• 2.4.3 ADAMS建模及仿真簡(jiǎn)介33
• 2.5 空間機(jī)械臂仿真模型建立33-43
• 2.5.1 三維模型的建立33-36
• 2.5.2 不同重力環(huán)境及驅(qū)動(dòng)的添加36-37
• 2.5.3 接觸碰撞模型的建立37-42
• 2.5.4 摩擦模型的建立42-43
• 2.6 本章小結(jié)43-44
• 第3章 考慮重力效應(yīng)的空間機(jī)械臂仿真分析44-57
• 3.1 引言44
• 3.2 重力效應(yīng)的引入44-45
• 3.3 考慮重力效應(yīng)的空間機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)仿真分析45-53
• 3.3.1 重力效應(yīng)問題對(duì)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)軌跡的影響45-48
• 3.3.2 重力效應(yīng)問題對(duì)機(jī)械臂角速度的影響48-50
• 3.3.3 重力效應(yīng)問題對(duì)機(jī)械臂角加速度的影響50-52
• 3.3.4 重力效應(yīng)問題對(duì)機(jī)械臂接觸碰撞力的影響52-53
• 3.4 不同外載對(duì)空間機(jī)械臂動(dòng)態(tài)特性的影響53-56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 第4章 重力與鉸間隙共同作用對(duì)機(jī)械臂動(dòng)態(tài)特性的影響57-72
• 4.1 引言57
• 4.2 間隙碰撞過程和間隙碰撞力57-58
• 4.3 微重力場(chǎng)下含間隙空間機(jī)械臂動(dòng)態(tài)特性58-62
• 4.4 重力場(chǎng)下含間隙空間機(jī)械臂動(dòng)態(tài)特性62-70
• 4.5 不同間隙下空間機(jī)械臂動(dòng)態(tài)特性70-71
• 4.6 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78

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