機械臂多功能操作工具及其對接策略的研究.pdf

1、在人類探索太空的半個多世紀時間里，大量功能各異的航天器被送往太空。隨著空間技術的進步，目前航天領域的重大挑戰(zhàn)已經不僅僅是如何發(fā)送復雜龐大的航天器系統，更多的是如何保證航天器能夠更加長久、穩(wěn)定地在空間軌道上運行，因此在軌維護技術應運而生。相比宇航員艙外維護操作的高危險性和高成本，機器人在軌維護技術以其成本低、危險小以及可持續(xù)工作等優(yōu)點贏得了各國的青睞，而研制可以對航天器各零部件進行維護操作的末端操作工具也成為了其中的關鍵技術之一。通過分析

2、研究國內外同類項目的需求和研究成果，本文研制了一種針對合作以及典型非合作目標零件的多功能操作工具。
　　首先，本文提出了能夠擴展運動且連接不同工具接頭的多功能操作工具的總體設計方案，分外接工具接頭模塊、軸向隨動模塊、轉動離合模塊和電器控制模塊四部分討論了功能需求和機構實現，并通過有限元強度分析保證了其設計可靠性。考慮到工具溫升控制和運動可靠性等問題，利用遺傳算法對制動器電磁線圈進行了優(yōu)化，并針對其電磁吸合力問題進行了有限元電磁仿真

3、。
　　其次，針對五種工具接頭中的螺釘拆卸工具接頭進行了研究分析。鑒于該工具接頭對螺釘的位置補償及尺寸適應性功能，提出了以十字滑塊和校正片彈簧為核心零件的整體設計方案；并分別對十字滑塊的效率與運動特性、校正片彈簧的參數優(yōu)選與動態(tài)響應性能、夾緊爪的受力及捕獲檢測等進行了研究與設計，得到動態(tài)響應迅速、運行平穩(wěn)的螺釘拆卸工具接頭。
　　然后，為研究多功能工具與工具接頭之間標準接口的容差性能，本文通過將對接曲面在對接接口坐標系間進行

4、映射變換，分析得出對接所需的力學摩擦條件和幾何條件，得到了理論接口容差范圍。利用ADAMS軟件以及六自由度（6-DOF）機械臂實驗平臺開展了仿真分析及實驗研究，從兩方面驗證了接口容差性理論及預測容差范圍的正確性。
　　最后，本文提出了標準接口對接所需要的柔順控制策略，分別在整體任務規(guī)劃層面和具體柔順策略實施層面進行了討論。在具體的阻抗控制策略層面，先從理論上對各個目標阻抗參數的柔順特性及選取進行了研究和預測，接著通過ADAMS和S