空間機(jī)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(jī)械臂為研究對(duì)象，應(yīng)用虛擬機(jī)械臂方法將空間機(jī)械臂轉(zhuǎn)化為具有固定基地的虛擬機(jī)械臂，并對(duì)其進(jìn)行路徑規(guī)劃，以達(dá)到機(jī)械劈運(yùn)動(dòng)對(duì)飛行器產(chǎn)生擾動(dòng)最小的目的。本文系統(tǒng)、詳細(xì)的闡述了與空間機(jī)械臂有關(guān)的多剛體動(dòng)力學(xué)，首先介紹了由Z.Vafa和S.Dubowsky提出的虛擬機(jī)械臂方法，運(yùn)用虛擬機(jī)械臂原理對(duì)空間機(jī)械臂系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使得空間機(jī)械臂系統(tǒng)由空間無(wú)根樹(shù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為有根樹(shù)系統(tǒng)，運(yùn)用拉格朗日方程和角動(dòng)

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(jī)械臂系統(tǒng)，推導(dǎo)出空間機(jī)械臂系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程，為空間機(jī)械臂的路徑規(guī)Yll.分析、研究:ru“仿真做了必要的知識(shí)準(zhǔn)備。在對(duì)空間機(jī)械臂進(jìn)行路徑規(guī)劃之前，首先分析了空間機(jī)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(diǎn)研究的是在飛行器由反作用飛輪控制情況下空間機(jī)械臂系統(tǒng)的工作空間，找出空間機(jī)械臂系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)軌跡，利用“擾動(dòng)圖方法”將空間機(jī)械臂的

3、各條路徑對(duì)飛行器姿態(tài)產(chǎn)生的擾動(dòng)進(jìn)行比較，找出空間機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)對(duì)飛行器產(chǎn)生擾動(dòng)最小的路徑。本文最后以一個(gè)實(shí)例來(lái)檢驗(yàn)文中所闡述的規(guī)劃方法，首先利用虛擬機(jī)械臂原理來(lái)建立空間機(jī)械臂系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型一虛擬機(jī)械臂，推導(dǎo)出空間機(jī)械臂系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程，得出飛行器姿態(tài)與機(jī)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(jī)械臂運(yùn)動(dòng)對(duì)飛行器姿態(tài)產(chǎn)生最小和最大擾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方向和大小，畫(huà)出擾動(dòng)圖，通過(guò)擾動(dòng)圖來(lái)規(guī)劃空間機(jī)械賭的路徑，使得空間機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)對(duì)飛行器姿態(tài)產(chǎn)生的擾

4、動(dòng)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(jī)械臂剛體動(dòng)力學(xué)路徑規(guī)劃擾動(dòng)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