發(fā)布時(shí)間：2020-07-30 21:57

【摘要】：在太空中抓捕和操控非合作目標(biāo)是載人航天的關(guān)鍵性技術(shù),目前一個(gè)亟待解決的問(wèn)題就是清理空間碎片。許多傳統(tǒng)的在地球表面的機(jī)械抓捕技巧在太空中卻是不可行的,而自然界中大壁虎的黏附卻為該問(wèn)題的解決提供了新的方法和途徑——黏附抓捕。為了驗(yàn)證黏附抓捕方式的可行性并探索仿生黏附材料在航天領(lǐng)域的新的應(yīng)用前景,本文展開(kāi)了如下工作。1.分析了大壁虎在豎直表面的黏-脫附運(yùn)動(dòng)行為以及黏附自鎖合的運(yùn)動(dòng)軌跡,結(jié)合大壁虎的生物結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了一種仿生黏附機(jī)構(gòu),主要包括機(jī)身、柔性驅(qū)動(dòng)和仿生腳掌(腳爪)機(jī)構(gòu);對(duì)空間黏附捕獲機(jī)構(gòu)的工作形式和驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行了初步的規(guī)劃,并制作了仿生空間黏附捕獲機(jī)構(gòu)樣機(jī)。2.優(yōu)化了空間黏附捕獲機(jī)構(gòu)的黏附單元關(guān)鍵參數(shù),使其在給定接觸力下產(chǎn)生的黏附力最大化;建立了機(jī)構(gòu)在實(shí)際碰撞載荷條件下的雙質(zhì)體彈簧阻尼模型;對(duì)機(jī)構(gòu)的碰撞-黏附行為和機(jī)理進(jìn)行了初步分析,并為進(jìn)一步的試驗(yàn)研究方案的參數(shù)和指標(biāo)提供指導(dǎo)。3.在氣浮臺(tái)模擬微重力環(huán)境下,測(cè)試了捕獲裝置在不同碰撞速度、不同碰撞角度以及采用不同密度叢狀黏附材料時(shí)碰撞-黏附行為和接觸力;通過(guò)黏附腳爪的數(shù)目、撕脫過(guò)程中的脫附力,定義了黏附安全裕度來(lái)評(píng)價(jià)樣機(jī)的性能;得到了仿生黏附機(jī)構(gòu)捕獲的適用參數(shù)邊界閾值以及最優(yōu)工作參數(shù),為黏附捕獲機(jī)構(gòu)的空間應(yīng)用提供了試驗(yàn)指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：V423
【圖文】：

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀.2.1 空間捕獲對(duì)接技術(shù)的發(fā)展第一個(gè)人造衛(wèi)星于 1957 年 10 月 4 日成功發(fā)射，標(biāo)志著人類(lèi)從此邁入航天時(shí)代。從那始，美國(guó)和前蘇聯(lián)相繼開(kāi)始對(duì)空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)進(jìn)行探索和研究，并取得了豐碩的研究成半個(gè)多世紀(jì)的時(shí)間里，空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)作為人類(lèi)探索太空的關(guān)鍵性技術(shù)，得到了迅速，研究人員們?cè)O(shè)計(jì)研發(fā)了大量的空間合作目標(biāo)與非合作目標(biāo)的對(duì)接機(jī)構(gòu)或捕獲機(jī)構(gòu)[1]。圖述了空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)的發(fā)展歷史。本文列舉了幾個(gè)比較突出的交會(huì)對(duì)接項(xiàng)目并作介紹如

圖 1.1 交會(huì)對(duì)接技術(shù)發(fā)展歷程日本）于1997年成功研制發(fā)射ETS-VII，作為首個(gè)能實(shí)現(xiàn)自主飛行的空間機(jī)實(shí)驗(yàn)的航天器結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示。該機(jī)械臂連接剛度高、可擴(kuò)展性強(qiáng)3 個(gè)手指進(jìn)行對(duì)接�？梢源钶d多種功能末端完成各項(xiàng)試驗(yàn)任務(wù)[2, 3]，但Grapple Fixture（GPF）的目標(biāo)，無(wú)法抓取一般性的漂浮目標(biāo)。

多級(jí)鎖合仿生黏附捕獲機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及試驗(yàn)測(cè)試研究由美國(guó)國(guó)防部研制的“Orbital Express”(“軌道快車(chē)”)于 2007 年 3 月成功發(fā)射，是世界上第二個(gè)能實(shí)現(xiàn)自主飛行的空間機(jī)器人系統(tǒng)，可用于在軌偵查以及延長(zhǎng)衛(wèi)星壽命。如圖 1.3 所示，“軌道快車(chē)”同樣采用專(zhuān)用的對(duì)接機(jī)構(gòu)及對(duì)接接口，也不具有一般性。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2776135