本文關鍵詞：基于機械手技術(shù)的航天服手套壽命試驗系統(tǒng)

  更多相關文章： 艙外航天服 手套 壽命試驗 機械手 檢測系統(tǒng)

【摘要】：隨著我國太空計劃的深入,艙外活動將更加頻繁。然而高真空、極端溫度和強輻射等嚴苛的太空環(huán)境對航天員的生命安全造成了極大的威脅,一旦艙外航天服破損,后果不堪設想。由于艙外操作手部運動最多,手套是航天服最易磨損的部分,所以,通過對艙外航天服手套進行壽命試驗,掌握其使用壽命數(shù)據(jù),對于航天服的設計與使用都具有重要的應用意義。 采用人工方法對艙外航天服手套進行壽命試驗效率低,試驗參數(shù)不易獲得。研制基于靈巧機械手的艙外航天服手套壽命試驗系統(tǒng)代替人手進行快速抓握,同時氣壓傳感器對手套內(nèi)部氣壓實時監(jiān)測,可以快速準確的進行手套壽命試驗。靈巧機械手能否模擬人手運動軌跡進行抓握運動是航天服手套壽命試驗系統(tǒng)的關鍵。同時由于航天服手套內(nèi)部空間狹小,織物分層較多,靈巧機械手在尺寸上也必須與人手相當,也對設備的研制提出了更高的要求。 論文運用D-H轉(zhuǎn)換矩陣對靈巧機械手手指進行了運動學分析,并應用MATLAB完成了運動軌跡仿真。聯(lián)合INVENTOR和ADAMS對靈巧機械手的食指進行了動力學仿真。通過仿真分析了機械手的驅(qū)動及傳動技術(shù)的特點,為艙外航天服手套壽命試驗系統(tǒng)的驅(qū)動方案提供了理論依據(jù)。 在理論研究和仿真的基礎上,研制了靈巧機械手并進行了試驗；研制了氣缸外驅(qū)動的艙外航天服手套壽命試驗裝置,實現(xiàn)了航天服手套手指的抓握運動和手腕的擺動運動。研制了被動式內(nèi)置手改進了手指的運動質(zhì)量。用壓力傳感器、氣動控制閥以及NI板卡構(gòu)建了手套壽命試驗控制系統(tǒng),采用Labview軟件編寫了系統(tǒng)的測控程序。 經(jīng)過實際使用,證明艙外航天服手套壽命試驗系統(tǒng)可以完成預期目標,表明了以被動靈巧機械手結(jié)合外部驅(qū)動的試驗系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)艙外航天服手套的壽命試驗。論文的研究結(jié)果對于艙外航天服材料耐用性以及航天服可靠性研究具有重要的應用價值。
【關鍵詞】：艙外航天服 手套 壽命試驗 機械手 檢測系統(tǒng)
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V445.3
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 目錄9-12
• 1 緒論12-22
• 1.1 課題選題背景和意義12-13
• 1.1.1 課題背景12
• 1.1.2 課題意義12-13
• 1.2 靈巧機械手的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3 航天服手套的試驗驅(qū)動需求19
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排19-22
• 2 靈巧機械手的建模與運動學分析22-38
• 2.1 人手的物理模型22-23
• 2.2 人手自由度分析23
• 2.3 人手設計參數(shù)23-24
• 2.4 仿人機械手的運動學分析24-26
• 2.5 單指運動學分析26-33
• 2.5.1 食指的運動學分析26-28
• 2.5.2 拇指的運動學分析28-31
• 2.5.3 運動學逆解檢驗31-33
• 2.6 單指運動空間的仿真33-36
• 2.6.1 食指運動空間仿真34-35
• 2.6.2 拇指運動空間仿真35-36
• 2.7 本章小結(jié)36-38
• 3 靈巧機械手動力學仿真38-50
• 3.1 拉格朗日方程38-39
• 3.2 靈巧機械手的動力學模型39-42
• 3.3 基于INVENTOR與ADAMS聯(lián)合的動力學仿真42-48
• 3.3.1 ADAMS簡介42-43
• 3.3.2 靈巧機械手食指動力學仿真43-48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 4 機械手的驅(qū)動方案分析50-60
• 4.1 驅(qū)動器的選擇50-51
• 4.2 傳動方式的選擇51-54
• 4.2.1 腱繩型手指52
• 4.2.2 連桿型手指52-53
• 4.2.3 齒輪與帶輪混合應用型手指53-54
• 4.3 腱傳動欠驅(qū)動靈巧機械手54-59
• 4.3.1 手指結(jié)構(gòu)設計55-56
• 4.3.2 驅(qū)動器的選擇56
• 4.3.3 氣缸行程的確定56-57
• 4.3.4 氣缸驅(qū)動拉力的確定57-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 5 艙外航天服手套驅(qū)動機構(gòu)的研制60-72
• 5.1 被動式外驅(qū)動機械手的設計60-64
• 5.1.1 外骨骼式機械手60-61
• 5.1.2 外置連桿式靈巧機械手61-64
• 5.2 艙外航天服手套壽命試驗系統(tǒng)的設計64-69
• 5.2.1 總體設計方案64
• 5.2.2 手套固定機構(gòu)64-65
• 5.2.3 手指固定機構(gòu)65-66
• 5.2.4 手套密封杯66-67
• 5.2.5 艙外航天服手套壽命試驗系統(tǒng)整體設計67-68
• 5.2.6 艙外航天服手套壽命試驗氣路系統(tǒng)68-69
• 5.3 艙外航天服手套壽命試驗系統(tǒng)制作69-70
• 5.4 本章小結(jié)70-72
• 6 艙外航天服手套壽命試驗測控系統(tǒng)72-80
• 6.1 壽命試驗的設置要求72
• 6.2 測控系統(tǒng)硬件技術(shù)環(huán)節(jié)的設計與開發(fā)72-74
• 6.2.1 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)73
• 6.2.2 數(shù)據(jù)采集卡73-74
• 6.3 測控系統(tǒng)軟件設計開發(fā)74-78
• 6.4 艙外航天服手套壽命試驗78-79
• 6.5 本章小結(jié)79-80
• 7 總結(jié)和展望80-82
• 7.1 總結(jié)80
• 7.2 展望80-82
• 參考文獻82-86
• 作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果86-90
• 學位論文數(shù)據(jù)集90

【參考文獻】

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本文編號：616001