空間機械臂的路徑規(guī)劃.pdf

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要本文是以空間飛行器上的機械臂為研究對象，應(yīng)用虛擬機械臂方法將空間機械臂轉(zhuǎn)化為具有固定基地的虛擬機械臂，并對其進行路徑規(guī)劃，以達到機械劈運動對飛行器產(chǎn)生擾動最小的目的。本文系統(tǒng)、詳細的闡述了與空間機械臂有關(guān)的多剛體動力學(xué)，首先介紹了由Z.Vafa和S.Dubowsky提出的虛擬機械臂方法，運用虛擬機械臂原理對空間機械臂系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)換，使得空間機械臂系統(tǒng)由空間無根樹系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為有根樹系統(tǒng)，運用拉格朗日方程和角動

2、量守恒原理，討論了基于反作用飛輪和不基于反作用飛輪作用的空間機械臂系統(tǒng)，推導(dǎo)出空間機械臂系統(tǒng)的動力學(xué)方程，為空間機械臂的路徑規(guī)Yll.分析、研究:ru“仿真做了必要的知識準備。在對空間機械臂進行路徑規(guī)劃之前，首先分析了空間機械臂系統(tǒng)的各種工作空間，分別是飛行器姿態(tài)不受控和飛行器姿態(tài)受控的情況下的工作空間。本文重點研究的是在飛行器由反作用飛輪控制情況下空間機械臂系統(tǒng)的工作空間，找出空間機械臂系統(tǒng)的運動軌跡，利用“擾動圖方法”將空間機械臂的

3、各條路徑對飛行器姿態(tài)產(chǎn)生的擾動進行比較，找出空間機械臂運動對飛行器產(chǎn)生擾動最小的路徑。本文最后以一個實例來檢驗文中所闡述的規(guī)劃方法，首先利用虛擬機械臂原理來建立空間機械臂系統(tǒng)的動力學(xué)模型一虛擬機械臂，推導(dǎo)出空間機械臂系統(tǒng)的動力學(xué)方程，得出飛行器姿態(tài)與機械臂節(jié)間轉(zhuǎn)角的關(guān)系式，利用矩陣的奇異值分解找出機械臂運動對飛行器姿態(tài)產(chǎn)生最小和最大擾動的運動方向和大小，畫出擾動圖，通過擾動圖來規(guī)劃空間機械賭的路徑，使得空間機械臂運動對飛行器姿態(tài)產(chǎn)生的擾

4、動最小，得到了良好的效果，表明所述方法的有效性和可行性。關(guān)健詞空間機械臂剛體動力學(xué)路徑規(guī)劃擾動圖方法哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文manipulatorjointspaceintogridpoints.Thethesisplanningwiththeaidofthedisturbancemapmakesrotationefectiveandthemethodisfeasible.showsthatthetheminimumpathspa