考慮重力效應與間隙的空間機械臂動態(tài)特性研究.pdf

1、空間機械臂在航天工程中的應用越來越廣泛，隨著所執(zhí)行任務(wù)難度的增加，對空間機械臂的運動精度提出更高的要求。由于空間機械臂在地面研制和調(diào)試，在太空工作，重力環(huán)境的改變直接影響空間機械臂的動態(tài)特性，在地面上裝調(diào)好的機械臂能否在太空中正常運行已經(jīng)成為研究人員關(guān)注的熱點。以往的研究中，學者們通過在地面建立微重力環(huán)境來模擬微重力下空間機械臂的運動并獲取空間機械臂的動態(tài)特性參數(shù)，由于地面重力場的干擾，模擬微重力環(huán)境所獲取的空間機械臂動態(tài)特性參數(shù)并不能

2、完全反映真實微重力情況下空間機械臂的動態(tài)特性。本文從重力角度對空間機械臂進行研究，通過分析重力對空間機械臂動態(tài)特性的影響，以求對模擬微重力空間機械臂試驗給予指導意見，在重力影響空間機構(gòu)運動行為的物理機制以及空間機械臂動力學建模方面給予建議。
　　在研究重力對空間機械臂動態(tài)特性影響方面，本文主要考慮了兩個因素，其一，在空間機械臂的地面調(diào)試階段，如果重力場方向與機械臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動的角速度方向夾角改變，該關(guān)節(jié)的動態(tài)特性參數(shù)也會發(fā)生相應變化；

3、其二，空間機械臂的關(guān)節(jié)存在間隙，在重力與間隙綜合作用下，空間機械臂的動態(tài)特性與微重力下含間隙的空間機械臂的動態(tài)特性也會不同。
　　基于以上兩點，本文以空間機械臂為研究對象，運用現(xiàn)代仿真方法對空間機械臂進行了動力學仿真分析，主要包括以下主要內(nèi)容：
　　首先，基于Pro/e建立了6自由度空間機械臂三維實體模型，并將虛擬樣機導入ADAMS平臺，通過ADAMS平臺的動力學建模理論并且依據(jù)空間機械臂實際質(zhì)量參數(shù)、物理特性以及相對運動情

4、況建立了該空間機械臂的動力學仿真模型。
　　其次，分析了不同重力場取向下無鉸間隙空間機械臂的動態(tài)特性。對比了在重力方向與機械臂關(guān)節(jié)角速度方向夾角變化的情況下空間機械臂的動力學參數(shù)，總結(jié)了重力對空間機械臂動態(tài)特性的影響規(guī)律。
　　最后，分析了不同重力場取向下含鉸間隙的空間機械臂的動態(tài)特性。通過對比不同重力取向下與不同間隙值的情況下空間機械臂的動力學參數(shù)，總結(jié)了重力與運動副間隙綜合作用對空間機械臂動態(tài)特性的影響規(guī)律。為空間機械臂