雙機器人在軌協(xié)同操作柔性梁問題研究.pdf

1、大型化是未來航天發(fā)展的一個重要方向。為了方便運輸，大型空間結(jié)構(gòu)往往需要被模塊化，由運載器將模塊運載至太空環(huán)境再進行在軌搭建，這使得在軌機器人構(gòu)建系統(tǒng)的研究成為了必要。
　　本文首先針對大型空間結(jié)構(gòu)的搭建問題進行任務(wù)分析及關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)，給出利用五自由度冗余機器人操作柔性梁以實現(xiàn)多任務(wù)目標的系統(tǒng)總體操作方案、控制方案的思路及原理，并利用Pro/E對冗余機器人進行了機構(gòu)設(shè)計。重點對雙機器人操作大型柔性梁這一大型空間結(jié)構(gòu)裝配的典型問題進行

2、了研究。對雙機器人操作系統(tǒng)進行了動力學(xué)建模及控制方案研究，其中機器人采用D-H坐標法進行幾何建模，采用第二類拉格朗日方法進行動力學(xué)建模。柔性梁簡化為歐拉-伯努利梁，大型空間結(jié)構(gòu)基座采用集中質(zhì)量法簡化建模?？刂品桨钢饕┒肆刂萍盎刂苾刹糠郑紫饶┒肆刂撇糠謱Σ僮鬟^程中機器人末端執(zhí)行力進行了設(shè)計并采用PI控制其收斂。而基座控制部分則主要采用解出加速度控制法進行機器人控制，由于雙機器人均為五自由度冗余機器人，利用基于任務(wù)優(yōu)先級的逆

3、運動學(xué)算法（PIK）對機器人操作桁架裝配件平動及繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動過程中沿規(guī)劃路徑運動并達到大型空間桁架結(jié)構(gòu)減震的優(yōu)化目標。最終在Patran/Nastran中建立柔性梁的有限元模型，對其分別作用預(yù)期作用力及均值力進行比較，結(jié)果可見所設(shè)計的預(yù)期作用力可實現(xiàn)柔性梁減震的目標。在Matlab/Simulink中搭建其控制模塊，利用其Simmechanics模塊搭建機器人動力學(xué)模塊分別對柔性梁平動及繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動兩種工況進行仿真分析。仿真結(jié)果表明，平動及