柔性空间机器人动力学建模及振动控制研究

发布时间：2024-02-14 19:23

　　随着空间技术的飞速发展,空间机器人越来越受到航天领域的重视。空间机器人能够适应恶劣的环境,如昼夜温差大、超真空、空间微重力、原子氧和太空辐射,代替航天员完成高精度和高可靠性的空间作业,在元件更换、空间碎片清理、有效载荷搬运、失效卫星维修、燃料加注和协助空间站各舱段及在轨航天器的对接和转位等空间任务中得到了广泛的应用。然而,由于空间机器人上面柔性部件的影响,如柔性太阳帆板和柔性空间机械臂等,柔性部件的运动与基座运动之间相互耦合,空间机器人呈现出复杂的动力学特性,并且使空间机器人的控制器设计变得非常困难。本文考虑太阳帆板和机械臂的柔性,对空间机器人的动力学特性和振动控制方法进行了研究,主要研究内容和研究成果如下:针对考虑太阳帆板柔性和机械臂柔性的空间机器人,基于递推组集法和速度变分原理获得了柔性空间机器人系统的动力学模型,建立了动力学方程的求解方法和计算流程。将本文模型的仿真计算结果与多体动力学计算软件ADAMS进行对比分析,仿真结果表明本文模型的计算结果与ADAMS软件的计算结果一致,验证了本文模型的准确性和有效性。基于柔性空间机器人的动力学模型,分析了柔性体运动对其振动特性的影响,得到...

【文章页数】：142 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1空间机器人Fig.1-1Thespacerobot

第1章绪论-1-第1章绪论1.1课题背景及研究的目的和意义随着航天技术的发展，人们加快了探索太空的脚步，更加重视对太空资源的有效利用。然而太空环境非常恶劣[1]，昼夜温差大、空间微重力、超真空、太空辐射、空间碎片、原子氧和太空中有限的资源对人类的空间活动造成了巨大的困难。空间机器....

图1-2空间机器人清理空间碎片

謇砜占渌槠?⒃诠?加注燃料、失效卫星维修和再利用、辅助太空试验、协助空间站各舱段及在轨航天器的对接和转位、有效载荷的搬运、元件的在轨拆卸和更换以及航天器设备的安装等空间任务。随着人类空间活动的增加，太空中的空间碎片不断增加[4]，这些空间碎片主要包括已经失效的卫星、运载火箭末级和....

图1-5德国ESS卫星维修故障卫星

大学工学博士学位论文-6-（experimentalservicingsatellite）卫星[13]是一个自由飞行的远程操控机器人，如图1-5所示，它用来检测和维修故障卫星，例如发射后其中一个太阳翼没有展开的TV-Sat1故障卫星。德国DEOS计划（DeutscheOrbita....

图1-8加拿大SRMS机械臂

哈尔滨工业大学工学博士学位论文-8-图1-8加拿大SRMS机械臂Fig.1-8TheCannadaSRMSmanipulator图1-9SRMS机械臂气浮平台Fig.1-9SRMSmanipulatorairfloatedplatformSRMS机械臂系统的主要工作任务包括卫星的....

本文编号：3898480