人類探索太空的腳步從未停歇,航天工程也隨之快速發(fā)展,面對復雜的太空環(huán)境,多用途的空間機械臂的應用需求逐漸增長。然而由于在太空中的特殊環(huán)境和真空中無人復雜任務需求,傳統(tǒng)機械臂方案如果應用到執(zhí)行空間在軌任務時面臨著構型單一、執(zhí)行功能類型局限性、缺乏自主運動能力等缺點。同時在空間任務中,所有功能性結構都會面臨裝置重量限制與空間體積的限制,需要在盡量小的重量內,實現(xiàn)該空間機械臂的多種任務需求。為解決在軌機械臂的重量與多功能應用的問題,本文研究了一種可實現(xiàn)快速重構的鏈式模塊化機械臂,該機械臂由不同類型的重構最小關節(jié)單元和主動與被動兩種快速重構對接口構成,能夠按照任務需求改變自己的構型。每個機械臂的最小單元中包含有對接口系統(tǒng)、模塊化運動系統(tǒng)、和電氣系統(tǒng)。本文中設計的鏈式多自由度模塊化機械臂。單個關運動關節(jié)由電機和諧波減速器以直連的形式構成俯仰驅動關節(jié)和旋轉驅動關節(jié),在每個關節(jié)的傳感器系統(tǒng)有溫度傳感器、關節(jié)旋轉角度傳感器、驅動電流檢測和行程開關。主動對接頭是該機械臂對接過程中的主要接頭,設計采用記憶合金雙向旋轉驅動器進行驅動對接,凸輪機構和四個轉動鉤爪作為執(zhí)行機構。被動對接頭被動接口由被動連接電路板... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

仿人型雙臂機械臂宇航員系統(tǒng)R2加拿大的移動服務系統(tǒng)（MobileBaseSystem,MBS）由空間站的遙控機械手系統(tǒng)

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文3圖1-1仿人型雙臂機械臂宇航員系統(tǒng)R2加拿大的移動服務系統(tǒng)（MobileBaseSystem,MBS）由空間站的遙控機械手系統(tǒng)（SpaceStationRemoteManipulatorSystem,SSRMS）以及專用靈巧機械臂組成，通過改變鎖緊位置，它可以在空間站外表面爬行，如圖1-2所示。該機械臂為串聯(lián)機械臂結構，整體構型龐大復雜，并且難以避免關節(jié)震動，導致它的的機械臂控制系統(tǒng)復雜，難以適應狹小空間環(huán)境。圖1-2加拿大的移動服務系統(tǒng)MBS研究機械臂在桁架上的的攀爬方式對空間機械臂作業(yè)具有較大的幫助。以色列的BenjaminJenett和DanielCellucci提出了一種專門用于攀爬周期性桁架的

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文4“relativerobot”機械臂，如圖1-3所示。這種機械臂通過一種專用的夾持器夾持在桁架的節(jié)點位置處，具備垂直攀爬，水平攀爬，在垂直角度的桁架桿件間以及在桁架內部攀爬的能力，同時可以在一個平面上沿桁架的多個方向移動，到達桁架上任意位置，實現(xiàn)更大范圍的操作。這種機械臂在桁架上移動靈活且路徑規(guī)劃簡單，但受到結構的限制它只能適用于固定長度的桁架[15]。圖1-3以色列開發(fā)的可到達桁架任意位置的“relativerobot”美國麻省理工學院（MassachusettsInstituteofTechnology,MIT）和英國劍橋大學（UniversityofCambridge,UC）聯(lián)合開發(fā)了一種單鏈式串聯(lián)機械臂[16]，具有8個自由度。機械臂的軸線位置相互平行，同時與末端夾持器的關節(jié)軸線垂直。如圖1-4所示。這種機械臂具有靈活的運動性和良好的避障能力。機械臂的鏈式方案末端的電機承受較大的轉動慣量，負擔過大。而且避障步態(tài)速度慢，轉角大，不具備三維空間移動能力。圖1-4麻省理工與劍橋大學聯(lián)合開發(fā)的8自由度單鏈式串聯(lián)機械臂美國的楊伯翰大學（BrighamYoungUniversity,BYU）提出另外一種單鏈式8自由度串聯(lián)機械臂[14]，如圖1-5所示。類似于MIT和UC聯(lián)合開發(fā)的單鏈串聯(lián)機械臂，這種機械臂同樣具有兩個末端夾持器。但是楊伯翰大學開發(fā)的這款機械臂的轉動關節(jié)間桿件不是直線，即兩相鄰轉動關節(jié)總有一定的角度。利用兩相鄰轉動關節(jié)間角度以及各關節(jié)的協(xié)調轉動，可以實現(xiàn)在一端夾持器固定時另一端夾持

【參考文獻】：
期刊論文
[1]空間機械臂技術發(fā)展綜述[J]. 劉宏,蔣再男,劉業(yè)超.  載人航天. 2015(05)
[2]考慮多傳感器故障的可重構機械臂主動取代分散容錯控制[J]. 趙博,李元春.  控制與決策. 2014(02)
[3]空間站機械臂研究[J]. 張凱鋒,周暉,溫慶平,桑瑞鵬.  空間科學學報. 2010(06)

碩士論文
[1]基于自適應動態(tài)規(guī)劃的可重構機械臂容錯控制方法研究[D]. 夏宏兵.長春工業(yè)大學 2017
[2]可重構機械臂普適性運動學建模及任務規(guī)劃方法研究[D]. 吳楚鋒.北京郵電大學 2013



本文編號：3396939