空間機械臂是在軌裝配任務的主要執(zhí)行機構(gòu),在大型空間結(jié)構(gòu)裝配過程中對末端動態(tài)性能有很高要求。操作過程中,機械臂末端易受起停、質(zhì)量特性的改變、碰撞沖擊效應等因素的影響而產(chǎn)生振動。但由于空間環(huán)境的特殊性,也給空間機械臂系統(tǒng)在軌操作的模擬驗證帶來困難。針對這一問題,本文分析了機械臂末端在起停與交互過程中不同結(jié)構(gòu)參數(shù)與工況參數(shù)下的振動特性,設計相應的控制策略,實現(xiàn)對機械臂末端的振動抑制和軌跡跟蹤控制。具體研究內(nèi)容如下:首先,考慮了固體潤滑劑對含間隙機械臂關(guān)節(jié)動態(tài)特性的影響,基于含間隙關(guān)節(jié)模型,引入關(guān)節(jié)軸向尺寸,給出了固體潤滑劑作用下關(guān)節(jié)非線性法向和切向接觸力的詳細計算方法,并采用Newton-Euler法建立了機械臂系統(tǒng)動力學模型。其次,考慮到空間重力釋放不僅會影響機械臂的運動行為,還會對關(guān)節(jié)摩擦特性產(chǎn)生影響。以實現(xiàn)機械臂系統(tǒng)精確動力學建模為目的,設計并搭建了以固體潤滑機械臂關(guān)節(jié)為本體執(zhí)行機構(gòu)的半物理仿真試驗平臺,在數(shù)學仿真中接入實物對象,并根據(jù)試驗結(jié)果修正關(guān)節(jié)接觸力,得到了適用于不同重力環(huán)境的關(guān)節(jié)接觸力模型。進一步,基于半物理仿真試驗得到的非線性接觸力表達式建立了機械臂模型,研究機械臂在不同結(jié)... 

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

ROTEX遙控機械臂（2）外部機械臂系統(tǒng)

c) 歐洲機械臂（ERA） d) 日本遙操作機械臂（JEMRMS）圖 1-2 外部機械臂系統(tǒng)安裝在衛(wèi)星表面的空間機械臂系統(tǒng)則主要用于失效衛(wèi)星的捕獲、維護、燃料補給等在軌任務，如日本工程試驗衛(wèi)星-7(ETS - VII)計劃[10]，美國的軌道快車（OrbitExpress，OE）計劃[11]，德國的空間系統(tǒng)演示驗證技術(shù)衛(wèi)星（Technology Satellite fdemonstration and verification of Space systems，TECSAS）項目等[12]。（3）表面爬行機器人系統(tǒng)表面爬行機器人是一類小型機器人，可在航天器的表面“爬行”，主要用于維修精確定位等操作任務，如對指定區(qū)域進行檢測以及修補表面熱涂層和裂縫等，既可以自主運行，也可以遙操作。如卡耐基-梅隆大學研制的 Skyworker 機器人，通過支撐平臺的反作用力運動，是一種可用于大型空間結(jié)構(gòu)的自主裝配、維修、監(jiān)測的空間機器人[13]。

微重力模擬方法

【參考文獻】：
期刊論文
[1]不同重力條件下含鉸間間隙空間機械臂PDμ-SMC軌跡跟蹤控制[J]. 劉福才,夏威,秦利,侯甜甜,郭宇.  高技術(shù)通訊. 2017(04)
[2]含間隙運動副機構(gòu)的動力學特性研究[J]. 王旭鵬,劉更,馬尚君.  振動與沖擊. 2016(07)
[3]考慮鉸間間隙和重力效應的空間機械臂建模與控制[J]. 劉福才,侯甜甜,賈曉菁.  高技術(shù)通訊. 2015 (06)
[4]國內(nèi)外空間機器人技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 張文輝,葉曉平,季曉明,吳夏來,朱銀法,王超.  飛行力學. 2013(03)
[5]控制力矩受限情況下漂浮基柔性空間機械臂魯棒自適應控制[J]. 謝立敏,陳力.  機械工程學報. 2012(21)
[6]漂浮基柔性空間機器人的魯棒控制及振動抑制[J]. 謝立敏,陳力.  力學學報. 2012(06)
[7]含間隙碰撞振動系統(tǒng)的非線性振動特性[J]. 盧緒祥,劉正強,黃樹紅,李錄平.  動力工程學報. 2012(05)
[8]美國空間交會對接測量技術(shù)發(fā)展研究[J]. 崔瀟瀟.  國際太空. 2011(10)
[9]從ETS-Ⅶ到HTV——日本交會對接/�？考夹g(shù)研究[J]. 朱仁璋,王鴻芳,徐宇杰,魏羽良.  航天器工程. 2011(04)
[10]空間微重力環(huán)境地面模擬試驗方法綜述[J]. 齊乃明,張文輝,高九州,霍明英.  航天控制. 2011(03)

博士論文
[1]含間隙鉸鏈機構(gòu)非線性接觸力和碰撞動力學研究[D]. 王旭鵬.西北工業(yè)大學 2016
[2]考慮鉸間間隙的機構(gòu)動力學特性研究[D]. 白爭鋒.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[3]三維重力補償方法與空間浮游目標模擬實驗裝置研究[D]. 姚燕生.中國科學技術(shù)大學 2006



本文編號：3419180