空間機械臂地面微重力模擬系統(tǒng)研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著太空探索的發(fā)展，空間機械臂研究和應(yīng)用日益增多，在空間站建立、維護(hù)、衛(wèi)星回收等方面發(fā)揮著重要作用。為保證機械臂在軌服務(wù)的可靠性，需要在地面模擬太空微重力環(huán)境，進(jìn)行相關(guān)試驗測試。為此，本文結(jié)合空間機械臂地面試驗的要求，對機械臂微重力模擬系統(tǒng)進(jìn)行了研究，分析了系統(tǒng)誤差，并開展實驗驗證了誤差分析理論和微重力模擬效果。
　　綜合各種微重力模擬方法的優(yōu)缺點，根據(jù)地面試驗要求擬定了機械臂微重力模擬系統(tǒng)方案，采用氣浮法和靜平衡法補償機械臂重力

2、。為驗證系統(tǒng)方案的可行性，建立了系統(tǒng)動力學(xué)模型，通過仿真分析了微重力模擬效果。此外，本文擬定了系統(tǒng)安全保護(hù)機構(gòu)方案，建立了保護(hù)機構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，并通過Simulink仿真分析了保護(hù)機構(gòu)的性能參數(shù)。
　　依據(jù)擬定的微重力模擬方案，完成了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，并通過有限元分析校核了系統(tǒng)中薄弱元件的強度。系統(tǒng)由肘部、腕部和肩部三部分重力補償機構(gòu)組成，實現(xiàn)了機械臂的微重力模擬。同時，為保障系統(tǒng)精度和安全性，本文設(shè)計了重力補償機構(gòu)的安裝、調(diào)節(jié)方法，對

3、機構(gòu)受力情況進(jìn)行了分析，并設(shè)計了系統(tǒng)安全保護(hù)機構(gòu)。
　　為提高系統(tǒng)精度，本文對影響系統(tǒng)微重力模擬的因素進(jìn)行了研究分析，提出了補償誤差的方法。微重力模擬系統(tǒng)中，彈簧剛度誤差、彈簧機構(gòu)重力、滑輪半徑、機械臂質(zhì)量偏心等因素都會對微重力模擬產(chǎn)生影響，為此，本文通過理論研究，對上述因素產(chǎn)生的影響進(jìn)行了詳細(xì)分析，得到了各因素引起的誤差大小，針對相應(yīng)因素提出了補償誤差的方法，提高了微重力模擬精度。此外，本文分析了機械臂結(jié)構(gòu)誤差對重力補償機構(gòu)的影