空间连续型机械臂设计与运动学仿真

doi:ABE87F346501FFFD16E1962FB2AF08AC

	空间连续型机械臂设计与运动学仿真
	韦贵炜
学位类型	硕士
导师	吴清文
	2019-06-01
学位授予单位	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位授予地点	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
关键词	线驱动空间在轨服务连续型机械臂运动学
摘要	随着航天技术的不断发展,空间飞行器体积和重量不断增加,机械结构、零部件组成日趋复杂,空间在轨服务已经成为目前空间发展技术领域的一个重要研究方向。空间在轨服务包含空间飞行器在轨对接服务、空间在轨维修服务和对空间飞行器的在轨组装服务以及空间碎片回收等。由于空间飞行器自身结构的特殊性以及所处环境的复杂性,传统机械臂的运动空间受到极度压缩,传统机械臂的功能难以得到完全的发挥,因此很难很好地完成空间作业任务。针对空间非合作目标探测及复杂的空间环境,本文研究一种空间连续型机械臂,弥补传统刚性机械臂在空间任务中的不足。空间连续型机械臂作为一种新型的仿生机器人,其具有弯曲灵活,弯曲半径小,可在管道等狭小空间内工作,对非结构化环境适应能力强等特点,它的研究是一个全新的发展方向,为机器人技术开拓了一个新的发展领域。本课题空间连续型机械臂的设计结合了经典的连续型机器人和蛇形机器人的结构设计,关节连接采用球铰链,其机械结构比传统的蛇形机器人简单、紧凑,并且比经典的连续型机械臂具有更高的定位精度,对连续型机器人应用于空间飞行器有指导作用。首先,本文对空间连续型机械臂的机械结构进行剖析,描述了国内外的发展现状,介绍了连续型机器人的原理及结构。其次,介绍了一种空间连续型机械臂的详细设计过程,设计指标为机械臂承载能力达1.5kg,单级关节所能达到最大弯曲空间角度为±180°。再次,在几何分析方法的基础上,提出一种简单的线驱动连续型机械臂建模方法,分析了单级和多级连续型关节的关节空间、驱动空间和操作空间之间的映射关系,给出了两级和三级连续型关节的解耦运动学算法。利用改进的蒙特卡洛法描述其工作空间,并用MATLAB对机械臂进行运动学仿真,验证了运动学算法的正确型。最后,制造空间连续型机械臂原理样机,并展开位置精度测试和弯曲试验,展示了机械臂良好的弯曲能力。本课题的研究为空间连续型机器人应用于空间飞行器研究提供了一定的理论和工程应用基础。
页数	80
DOI	ABE87F346501FFFD16E1962FB2AF08AC
语种	中文
引用统计
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/63967
专题	中科院长春光机所知识产出
推荐引用方式 GB/T 7714	韦贵炜. 空间连续型机械臂设计与运动学仿真[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2019.

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空间连续型机械臂设计与运动学仿真.caj（3867KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文