大型空間機械臂關節(jié)及其抑振控制研究.pdf

1、緊隨人類太空探索的腳步,作為航天領域先進技術標志之一的空間機器人技術取得了長足的進步。服務于空間站等大型在軌設備的大型空間機械臂系統(tǒng)成為空間機器人技術研究的焦點之一。結合國家重點實驗室預研項目“大型空間機械臂系統(tǒng)研制”,本文開展了大型空間機械臂系統(tǒng)的關節(jié)子系統(tǒng)關鍵技術研究,研制了關節(jié)地面原理樣機,并對其抑振控制方法作了相關研究。
　　本文研制了一種集機構、傳感、驅動、控制、電源、通訊于一體的新型高集成度、高精度的模塊化大型空間機械

2、臂關節(jié)。由于空間微重力環(huán)境對機械臂各關節(jié)力矩影響很小,故本文在關節(jié)設計中采用模塊化的設計方法,大大縮短了機械臂整體的研發(fā)周期,降低了研制費用,同時使系統(tǒng)更加易于維護;關節(jié)采用大中心孔實現(xiàn)內部走線方式,有效保護了線纜,降低空間惡劣環(huán)境的影響。本文還研制了幾種關節(jié)輔助功能部件,包括可實現(xiàn)關節(jié)機械限位并擴展位置傳感器量程的機電限位裝置、用于失電等緊急情況的應急手動驅動裝置、可實現(xiàn)關節(jié)在軌維護的快換連接接口等。
　　為提高機械臂及其關節(jié)系

3、統(tǒng)的智能性,本文在關節(jié)中集成了豐富的傳感器,設計了關節(jié)傳感系統(tǒng),為關節(jié)的運動控制提供了可靠的信息來源。在組成關節(jié)傳感系統(tǒng)的各個傳感器中,位置傳感器、力矩傳感器、電流傳感器用于采集關節(jié)控制系統(tǒng)所需反饋/前饋信號,溫度傳感器用于實現(xiàn)關節(jié)溫控功能,保障了整個關節(jié)系統(tǒng)的工作環(huán)境。
　　本文對大型空間機械臂關節(jié)的抑振控制進行了理論研究,建立了柔性關節(jié)動力學與數(shù)學模型并進行了仿真分析;實現(xiàn)了一種基于關節(jié)軌跡規(guī)劃的三環(huán) PD控制策略,并通過實驗