圈套式空间抓取装置抓取策略及动力学研究.pdfVIP

机械设计与制造 第 1期 104 Machinery Design Manufacture 2013年 1月 圈套式空间抓取装置抓取策略及动力学研究 李 龙 ，邓宗全 ，李 兵：，吴 湘 (1．哈尔滨工业大学 机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001；2．哈尔滨工业大学 深圳研究生院，深圳 518055) 摘 要：圈套式空间抓取装置采用钢丝绳作为执行元件对 目标实施柔性捕获，具有容差大、冲击低、连接刚性高的优点， 适合作为大型空间机械臂的末端执行器，用来对高质量、大体积的空间大型目标进行抓取操作。对圈套式空间抓取装置 进行研究，给出了圈套式空间抓取装置的结构特点、抓取原理以及 “柔性捕获一刚性连接”的抓取策略；对捕获阶段的动 力学过程进行分析，利用牛顿一欧拉混合坐标法建立了数学模型，数值仿真试验结果证明动力学过程推导合理，模型建 立正确。 关键词：空间抓取；圈套式空间抓取装置；抓取策略；动力学模型 中圈分类号：TH16；V423．7 文献标识码：A 文章编号：1001—3997(2013)01—0104—03 ResearchonGrappleStrategyandDynamicModelofSnareSpaceGrappleDevice LILong1,DENGZhong-quanI,LIBing2,WUXiang (1．SchoolofMechatronicsEngineering，HarbinInstituteofTechnology，HeilongjiangHarbin 150001，China；2．Shenzhen GraduateSchool，HarbinInstituteofTechnoloyg，GuangdongShenzhen518055，China) Abstract：Snarespacegrappledevice，usingcablesCl8actuatortocapturetargetsflexibly，hasadvantagesoflargetolerance， lowimpact，highconnectionrigidity．naditissuitbaletobeused础theendeffectoroflargespacemanipulatortograpplelarge spacetarsetswithhighmassnadsize．Basedontheresearchof8harespacergpapledevice，the aturesofstructure，principal ofgrapple，andthestrategyofs‘cpature心 connection’ateputforward；Thecpatureprocesssianalyzednadthegy,~,nic modelispe~tmedbyNewton-Eulerandhybridcoordinatemethods，anditsvaliditynadrationdityraeverifiedbynumercial simulationresults． KeyWordstSpaceGrapple；SnareSpaceGrappleDevice；GrappleStrategy；DynamicModel 1引言 用内、外筒结构，圈套式柔性捕获机构主要由三根钢丝绳构成，用 于实现大容差、低冲击的柔性捕获；内筒由滚珠丝杠驱动可沿外 大型空间机械臂是空间站的重要组成部分，用于执行舱段 筒轴向运动，对抓取目标进行拖动；导向键槽和对位齿用于消除 抓取，停泊，转移，装配以及舱外平台设备维护与维修任务、舱外 状态监视与检查等空间站建设与维护任务 。其末端执行器用于 周向位置偏差，保证抓取后装置与抓取 目标