【摘 要】
:
如今航天技术处在各国发展的重要战略地位,随着机器人技术的迅猛发展,利用机器人技术进行空间探索已经是大势所趋。因此,将自重构机器人技术与群体机器人技术相结合,通过在轨组装的方式将多种构型细胞机器人运用于空间工作任务中,提高工作环境兼容性与工作效率,是未来航天技术发展的主流趋势。本文首先从模块化理论与多层级结构设计理论出发,根据空间在轨作业的需求,设计四种细胞单元与用于细胞单元组装的重构平台结构。针对
【基金项目】
:
国家自然科学基金:大尺寸空间桁架在轨装配细胞单元衍生重构机理与路径规划(项目编号:52075134);
论文部分内容阅读
如今航天技术处在各国发展的重要战略地位,随着机器人技术的迅猛发展,利用机器人技术进行空间探索已经是大势所趋。因此,将自重构机器人技术与群体机器人技术相结合,通过在轨组装的方式将多种构型细胞机器人运用于空间工作任务中,提高工作环境兼容性与工作效率,是未来航天技术发展的主流趋势。本文首先从模块化理论与多层级结构设计理论出发,根据空间在轨作业的需求,设计四种细胞单元与用于细胞单元组装的重构平台结构。针对细胞机器人面向的任务类型,开展细胞机器人构型设计与分析。对细胞机器人构型进行正运动学及逆运动学分析,完成运动学建模,验证细胞机器人构型的合理性,为细胞机器人过渡攀爬能力的分析提供理论基础。其次,针对应用于大型空间设施的三棱柱桁架结构,建立数学模型,开展细胞机器人在桁架空间中的全局路径规划。提出一种优化的万有引力搜索算法,提高求解精度,保证细胞机器人快速从初始位置移动至目标位置。再次,为了保证细胞机器人能够顺利移动至目标位置,对其在桁架杆间的攀爬过渡能力进行分析,开展细胞机器人夹爪部分的抓持力封闭分析,提出在静态与动态下的抓持力计算模型,验证细胞机器人的抓持可靠性,为机器人安全攀爬提供理论支持。最后,根据细胞机器人的构型特点,提出三种应用于空间桁架的攀爬运动步态,采用ADAMS虚拟样机技术开展细胞机器人的步态仿真研究,获取三种步态运动时机器人关键关节的功耗曲线,验证机器人步态设计的合理性与安全性。
其他文献
电力电缆是电力系统中重要的基础设备,其承担着电力运输和电力配送的重要责任,一旦电力电缆发生故障,将严重影响企业和居民供电的可靠性,因此,有计划的对电力电缆绝缘状态进行检测,可以防止电缆故障造成的财产损失。耐压试验可以使电缆绝缘中已有的严重缺陷快速暴露出来,消除电缆的安全隐患。0.1Hz超低频余弦耐压试验设备具有体积小、容量小,波形与工频等效性好的优点,正在受到越来越多的关注。目前市面上存在的0.1
永磁开关磁链电机(Permanent Magnet Flux-Switching Motors,PMFSM)的永磁体位于定子上,有着转子结构简单、转矩波动小、功率密度高等优点,而且反电势正弦度高,适用于交流调速系统,在新能源领域与航空航天领域备受关注。由于PMFSM是近些年新出现的可控调速电机,发展时间较短,本文仅围绕PMFSM转子位置检测与控制策略展开研究。本文首先从PMFSM的结构出发,阐述了
离子聚合物金属复合材料(Ionic Polymer Metal Composite,IPMC)是一种新型的高分子驱动材料。其具有变形大、密度小、驱动电压低等特点,在仿生学、海洋学、航天学等领域具有广泛的应用前景,逐渐成为新一代的研究热点。但在实际应用中IPMC仍存在驱动性能过差、电极制备成本过高、制备工艺不完善及离子交换膜传导效率较低等问题。本文以IPMC作为研究对象,对其驱动机理及其新型制备工艺
随着现代机械制造加工行业的飞速发展,从全球大型数控加工设备的指标来看,大型数控加工设备对其机床工作台的承载能力、稳定性能、加工效率和加工精度的要求越来越高。静压推力轴承作为大型数控加工设备的关键组成部分,它由旋转工作台、间隙油膜和底座三部分组成。对于提高液体静压推力轴承工作稳定性和承载性能,减少摩擦损耗,延长使用寿命等方面,研究静压推力轴承间隙油膜流场特性是至关重要的。基于流体力学和摩擦学原理推导
挠性叶轮泵作为最广泛的输送设备之一,越来越多地应用于各种工业领域中。目前国内外学者对挠性叶轮泵的性能和泄漏研究并不全面。因此,针对这些问题本文研究一种自吸能力强、扬程高和流量大的新型挠性叶轮泵。通过理论推导、仿真分析和实验研究,分别对挠性叶轮泵定子内腔曲线进行了研究,内部流场和叶片与定子的受力进行了仿真分析。主要工作分为如下4个部分:(1)研究了一种具有高自吸性和高过砂性的挠性叶轮泵。主要改进为:
行星齿轮箱因其结构紧凑,可以实现大传动比、大功率的减速运动,在精密传动与重型机械等领域有着广泛的应用。当行星齿轮箱内部结构出现故障时,将会严重影响设备系统的稳定运行与安全工作,严重时将会造成重大的财产损失与人员伤亡。因此,研究行星齿轮箱故障诊断方法,准确且快速的识别故障类型,对于设备的安全运行具有重大的意义。本文以行星齿轮箱作为研究对象,针对故障诊断领域关键问题,包括信号降噪、特征降维、故障诊断三
交联聚乙烯(XLPE)电缆具有优异的绝缘性能,在我国的高压直流输电工程得到了广泛的应用,但普通的XLPE绝缘电缆已经难以满足我国未来电力传输发展的需求。利用纳米掺杂对聚合物进行改性是提高电介质材料性能的有效手段,一直是工程电介质领域的研究热点。研究表明具有多孔结构的纳米沸石的掺杂能够明显提高聚合物的绝缘性能,但由于纳米沸石表面能较高,在聚合物中容易发生团聚,导致改性效果差。同时XLPE的热导率较低
永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)构造简单、运行效率高、噪声小,因此被广泛应用于航空航天、电动汽车等领域。随着我国工业水平的不断提升,如何进一步提高永磁同步电机的控制精度和运行可靠性成为了广大学者的研究热点。本文以双Y相移30六相永磁同步电机为研究对象,针对其电流预测控制和容错控制策略进行研究。阐述了多相电机控制技术的研究现状,分析了国内
高温气冷堆氦气风机驱动电机是高温气冷堆一回路中传热介质的唯一能动设备,是高温气冷堆堆芯稳定工作的关键因素之一。氦气作为传热工质进入电机的通风结构,使得该驱动电机工作于高温高压的氦气环境下,对电机的安全稳定运行提出了新挑战。因此,针对高温高压氦气环境下电机通风结构内的流体传热规律的研究,对提高驱动电机使用寿命,保证高温气冷堆稳定安全运行具有重要意义。本文详细总结分析了国内外关于高温气冷堆、对流换热系
换流变压器是直流输电系统中的核心部件之一,需在直流以及极性反转电压的作用下工作,绝缘要求高。许多换流变压器已运行多年,而油纸复合绝缘老化后在直流电压和极性反转电压下极化特性会如何变化尚未有定论。因此研究直流与极性反转电压下不同老化程度油纸复合绝缘极化特性具有重要意义。本论文组建了实验平台,制备了不同老化程度的绝缘纸板,设计了多种油纸复合绝缘模型,分别进行直流电压试验和极性反转电压试验,利用四指数扩