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文檔簡介
1、空間機(jī)器人是發(fā)展最迅速的科研領(lǐng)域之一。由于具有可以代替宇航員進(jìn)行艙外操作、降低空間作業(yè)成本等優(yōu)點,空間機(jī)器人成為各國爭相研究的課題。作為末端執(zhí)行器的空間手爪是空間機(jī)器人研究的一個重點內(nèi)容。本文分別從理論、仿真、試驗等幾個方面對空間手爪的抓握操作進(jìn)行了分析。
本文首先對空間機(jī)器人系統(tǒng)中的手爪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,定義了幾個特殊的抓握操作過程,并建立了手爪坐標(biāo)系。隨后對抓握的整體過程進(jìn)行了分析和研究,設(shè)計了基于視覺技術(shù)的捕獲流程。
2、接著對空間機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行了運動學(xué)和動力學(xué)分析,基于動量守恒定律得到了運動學(xué)方程,基于拉格朗日方程得到了動力學(xué)方程,為后面的分析打下理論基礎(chǔ)。
手爪在實施抓握操作的時候涉及到如何定位的問題,本文中的手爪利用特殊的設(shè)計結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了對處于不同初始位姿下的捕獲接口的抓握及定位能力。之后討論了抓握速度的分配問題,對鎖緊過程進(jìn)行了軌跡規(guī)劃,并對空間機(jī)器人從跟從點到捕獲點的運動過程進(jìn)行了基于視覺的軌跡規(guī)劃。隨后對手爪抓握過程中出現(xiàn)的接觸和碰
3、撞現(xiàn)象進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究,建立了碰撞的模型,得到了碰撞的方程,并分別研究了它對基座和目標(biāo)器的影響。接著分析了空間手爪抓握操作出現(xiàn)失敗現(xiàn)象的原因以及解決對策,同時研究了手爪在完成任務(wù)后如何釋放目標(biāo)器的問題,規(guī)劃了手爪從鎖緊位置運動到閉合位置的運動軌跡。
最后,為了研究空間手爪抓握策略的可行性,以及確定影響抓握效果的各種因素,本文進(jìn)行了計算機(jī)仿真,并在氣浮試驗平臺并進(jìn)行了抓握試驗。仿真證實了手爪可以完成對目標(biāo)器的抓握操作。在抓握
4、試驗中,一方面通過改變目標(biāo)器捕獲接口的初始位姿以檢驗空間手爪能否抓握成功,并進(jìn)行了大量的試驗,獲得了空間手爪的有效捕獲范圍;另一方面通過改變抓握的速度,獲得了在同一初始位姿下的不同抓握策略的效果。同時也進(jìn)行了基于視覺的捕獲試驗,證實了空間手爪可以在機(jī)械臂的帶動下完成跟蹤、進(jìn)入與抓握操作。
本課題隸屬于國家863項目,主要對系統(tǒng)中空間手爪的抓握策略進(jìn)行了研究,分析了相應(yīng)的抓握、釋放等操作。本課題的研究可以拓展空間用手爪抓握應(yīng)用領(lǐng)
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