空間機器人捕獲手爪的研究.pdf

1、隨著空間技術的發(fā)展，人類對太空的探索將越來越頻繁，對空間機器人技術的研究已成為各國關注的重點，本文以國家863項目“空間機器人”為背景，重點針對空間機器人捕獲手爪進行了設計與研究。 根據(jù)實際任務要求，并考慮手爪的特定工作環(huán)境，文中提出了以四桿機構作為手爪本體結構的總體設計方案，選用無刷直流電機作為系統(tǒng)驅動機構，選用錐齒輪作為系統(tǒng)的傳動機構，并給予詳盡的理論分析。然后采用模塊化設計理念，利用三維建模軟件Pro/E對手爪各組成零件進

2、行了系列化設計，并將設計零件進行虛擬裝配，以驗證設計思路的正確性。 文中采用矢量分析法，建立了手爪的運動學方程。并以拉格朗日方程為基礎建立系統(tǒng)的動力學方程，確定了手爪各運動構件的位置和姿態(tài)關系以及手爪各構件運動和作用力之間的關系。使用ADAMS動力學分析軟件對手爪系統(tǒng)進行了詳盡的分析，求出了滿足系統(tǒng)設計要求的最小驅動力矩，為控制系統(tǒng)的設計提供了理論依據(jù)。 文中根據(jù)經(jīng)典控制理論，采用電流、速度、位置三環(huán)控制作為系統(tǒng)控制策略

3、。以TMS320LF2407為核心器件設計控制系統(tǒng)電路和CAN總線通信電路，并完成系統(tǒng)軟件模塊設計，給出系統(tǒng)各模塊的軟件流程圖。 為驗證控制系統(tǒng)的性能，設計手爪電模擬器，給出設計其硬件電路和軟件設計方案。最后完成電聯(lián)式系統(tǒng)的性能測試，測試結果表明：手爪電模擬器CAN總線通信性能穩(wěn)定，伺服控制系統(tǒng)能良好。 最后根據(jù)加工的實際零件并結合所設計的手爪控制器，完成了手爪機電系統(tǒng)的組裝和聯(lián)合調試。測試結果表明：該手爪符合設計指標。