随着各国太空探索计划开展逐步地深入,太空中存在的大量太空垃圾如废弃的通信设备、监测设备等和漂浮的石块或碎片,对新卫星发射和运行,宇航空间站的安全都产生了巨大的威胁,因此迫切需要有空间抓取机构将太空垃圾和非合作目标捕获、识别并回收。同时,抓取机构需要具备可伸展收缩的功能,以满足存放和运输的要求。针对上述抓取任务的要求,本课题提出了一种基于蛇吞咽机理的可折展抓取机构,并深入研究了可折展抓取机构的设计方法和分析方法,完成了样机制作和抓取吞咽实验,主要包括以下几个方面:融合蛇吞咽机理设计可折展抓取机构构型及其机械结构。分析蛇抓取吞咽猎物的动作流程,以得到可折展抓取机构的三个设计需求点。基于此,选用Hoberman连杆构建可径向伸缩的端面机构,添加可轴向伸缩的中间脊骨机构和辅助推进机构,以完成抓取机构的机构构型设计。采用丝杆螺母机构做抓取机构的驱动源,并经四向连接块和中间脊骨机构连接多节段可折展抓取机构。对可折展抓取机构进行运动学分析以及动力学建模。基于螺旋理论分析了可折展抓取机构的自由度,结合机构几何关系建立了运动学方程;为提高整机的折展比,进行了结构尺寸的优化,并计算其优化后的工作空间,以分析可折展抓取机构抓取吞咽时的占用空间和作用空间。针对可折展抓取机构的抓取和吞咽动作设计控制策略并仿真验证。结合传感器信号和电机控制顺序,设计机器人的抓取和吞咽动作控制策略,并通过SIMULINK构建策略验证框架,联合虚拟样机模型实现抓取和吞咽的动作仿真,以此获得各节段抓取机构的关键数据包括运动速度、加速度等,并分析猎物上所受的抓取力和吞咽力。搭建实验样机并进行单物体和双物体的抓取吞咽实验。搭建单节段可折展抓取机构样机,测定相关的样机参数,结合控制系统搭建多节段可折展抓取机构样机和测试平台。在测试平台上进行可折展抓取机构抓取和吞咽150-250 mm单物体和双物体的实验,验证抓取机构的抓取吞咽性能。