空間機器人捕獲手爪的研究.pdf

1、隨著空間技術(shù)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(shù)的研究已成為各國關(guān)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(shè)計與研究。 根據(jù)實際任務(wù)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(gòu)作為手爪本體結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計方案，選用無刷直流電機作為系統(tǒng)驅(qū)動機構(gòu)，選用錐齒輪作為系統(tǒng)的傳動機構(gòu)，并給予詳盡的理論分析。然后采用模塊化設(shè)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(shè)計，并將設(shè)計零件進行虛擬裝配，以驗證設(shè)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(xué)方程。并以拉格朗日方程為基礎(chǔ)建立系統(tǒng)的動力學(xué)方程，確定了手爪各運動構(gòu)件的位置和姿態(tài)關(guān)系以及手爪各構(gòu)件運動和作用力之間的關(guān)系。使用ADAMS動力學(xué)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(shè)計要求的最小驅(qū)動力矩，為控制系統(tǒng)的設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計手爪電模擬器，給出設(shè)計其硬件電路和軟件設(shè)計方案。最后完成電聯(lián)式系統(tǒng)的性能測試，測試結(jié)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(jié)合所設(shè)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(diào)試。測試結(jié)果表明：該手爪符合設(shè)計指標(biāo)。