基于差動機構的欠驅動自適應式空間捕獲裝置研究.pdf

1、隨著科技的進步，太空資源的競爭日趨激烈，更多的航天器進入太空執(zhí)行任務。航天器燃料用盡或是結構單元發(fā)生故障老化，就會導致航天器失效。在軌操縱技術為提高航天器在太空軌道的生存能力，增強其控制效能提供了可能，具有重大的經濟和軍事意義。衛(wèi)星捕獲是在軌操縱技術中不可缺少的關鍵技術，近年來已引起世界各國的重視，很多國家對此展開了深入的研究。我國近年來也開始了空間操控方面的研究，但由于剛剛起步，缺乏有效的衛(wèi)星捕獲手段和相關技術。
　　本文根據空

2、間捕獲對裝置質量輕、體積小、對目標具有適應能力的設計要求，提出一種具有折展和抓取功能的欠驅動自適應式空間捕獲裝置。本文對所提出的捕獲裝置進行方案擬定與結構設計，詳細闡述捕獲裝置的基本組成和工作原理。該捕獲裝置由三個3自由度的欠驅動機械手指組成，采用4個電機驅動9個關節(jié)運動。具有系統(tǒng)結構簡單、驅動電機少、容易控制、裝置質量輕、占據空間小、捕獲功能可靠、對目標具有自適應性等優(yōu)點。
　　根據捕獲裝置的機構運動特點，建立捕獲裝置單指的坐標

3、系，推導得到正運動學與逆運動學方程。將捕獲裝置抓取目標的動力學模型簡化為準靜力學模型，經過力學方程的推導，得到關節(jié)驅動力矩、阻尼力矩和抓取力三者之間的關系表達式，分析驅動和阻尼力矩、捕獲裝置機構參數以及目標尺寸參數對抓取力的影響，并通過ADAMS軟件建模仿真驗證準靜力學模型的正確性。
　　采用Lagrange方程法對捕獲裝置的折展過程進行動力學分析，建立捕獲裝置剛體系統(tǒng)的Lagrange方程，推導分析Lagrange方程各項系數的

4、關系。在ADAMS中建立折展過程的動力學仿真模型，將其仿真結果與理論模型對比，驗證理論分析的正確性。
　　在ADAMS建立抓取運動的仿真模型，通過變換捕獲裝置關節(jié)之間不同的驅動順序和運動速度，模擬了采用指中多個點抓握的方式抓取目標，分析得出本文所設計的捕獲裝置多點抓握能夠穩(wěn)定抓取目標，對目標具有自適應性。根據結構設計，研制了捕獲裝置的單指樣機，通過驅動系統(tǒng)控制，完成了折展功能試驗和抓取功能試驗，分別得到了在折展和抓取過程中多個參數