基于隨動(dòng)式機(jī)器人的航天服關(guān)節(jié)力學(xué)特性測(cè)試系統(tǒng)研究.pdf

1、航天服是載人航天必不可少的防護(hù)裝備，是航天員個(gè)人生命保障系統(tǒng)中最重要的分系統(tǒng)。隨著載人航天的深入發(fā)展，航天服的活動(dòng)性能已經(jīng)成為其最重要的性能指標(biāo)之一。在航天服的研制和航天工效學(xué)研究中進(jìn)行航天服關(guān)節(jié)力學(xué)特性的測(cè)試已經(jīng)成為一項(xiàng)非常緊迫的課題。本文結(jié)合國(guó)家“載人航天”工程項(xiàng)目“航天服關(guān)節(jié)力學(xué)特性測(cè)試系統(tǒng)”的研制，提出新的航天服關(guān)節(jié)力學(xué)特性測(cè)量方法，研究和發(fā)展基于新的測(cè)量方法的理論體系，搭建測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)，通過(guò)具體實(shí)踐檢驗(yàn)理論體系的正確性和可行性

2、。
　　本文在全面地綜述了傳統(tǒng)的航天服關(guān)節(jié)力學(xué)特性測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)上，將機(jī)器人學(xué)理論引入到這一領(lǐng)域中，提出基于隨動(dòng)式測(cè)量機(jī)器人的航天服關(guān)節(jié)力學(xué)特性測(cè)量方法。
　　針對(duì)這一測(cè)量方法，研制隨動(dòng)式測(cè)量機(jī)器人測(cè)試系統(tǒng)。在研究了機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上分析桿件參數(shù)和測(cè)試空間的關(guān)系，為優(yōu)化桿件參數(shù)提供了理論依據(jù)；設(shè)計(jì)六通道光電碼盤數(shù)據(jù)采集與接口電路，該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、功耗低、性能穩(wěn)定；開(kāi)發(fā)航天服關(guān)節(jié)力學(xué)特性測(cè)試軟件系統(tǒng)，軟件具有功能強(qiáng)大、界

3、面友好、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高、易于維護(hù)、測(cè)量精確。建立機(jī)器人測(cè)量的數(shù)學(xué)模型，為機(jī)器人空間位置和姿態(tài)的測(cè)量奠定了基礎(chǔ)，并對(duì)機(jī)器人的位置測(cè)量精度進(jìn)行了分析。
　　根據(jù)艙內(nèi)航天服手臂的實(shí)際特性，建立柔性關(guān)節(jié)的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行手臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模。研究航天服手臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)與靜力學(xué)，完善了系統(tǒng)的測(cè)量原理。通過(guò)仿真驗(yàn)證了機(jī)器人與航天服手臂運(yùn)動(dòng)空間的配合情況。并探討了系統(tǒng)的擴(kuò)展應(yīng)用價(jià)值。
　　針對(duì)航天服手臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算

4、的實(shí)際情況，提出基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)算法進(jìn)行航天服關(guān)節(jié)角度的計(jì)算，研究用于網(wǎng)絡(luò)權(quán)系數(shù)學(xué)習(xí)的Levenberg-Marquardt算法，提出基于泛化能力的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造算法，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在權(quán)系數(shù)訓(xùn)練的同時(shí)，進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。計(jì)算結(jié)果證明了該算法具有較高的航天服關(guān)節(jié)角度計(jì)算精度。本文同時(shí)還提出基于六維空間距離的最佳近似解法，并研究了采用微分逆運(yùn)動(dòng)學(xué)算法求解這一問(wèn)題的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。對(duì)幾種逆運(yùn)動(dòng)學(xué)算法的性能進(jìn)行了比較。
　　建立SGI圖形工作