面向在轨建造的空间机器人末端执行器及适配接口设计与验证

针对大型空间设施在轨建造任务需求,以空间多分支机器人为应用对象,设计了一种末端执行器及三种适配接口,用于完成识别、定位、捕获、搬运、装配、攀爬和探测等任务。通过分析在轨建造任务需求,以装配对象参数、机器人性能等为依据提出了设计指标。制定了末端执行器机械结构、电气系统的总体方案,并设计了三种适配接口;针对容差需求,分析了对接过程的容差条件和力学条件,优化了关键部件几何参数;针对锁紧需求,建立了锁紧过程运动学、力学模型,并采用组合运动规律,优化了圆柱凸轮曲线槽。通过仿真及试验,验证了容差、锁紧设计的正确性,并进行在轨装配、在轨攀爬的地面模拟试验,进一步验证了末端执行器及适配接口的性能,为大型空间设施的在轨建造奠定了基础。     

空间大型结构体在轨组装单元及对接接口研究

近年来,在轨服务技术日趋成熟,因此在空间技术研究领域在轨组装受到了较高的关注度.研究了一种大折展比高刚度索杆张拉式六棱柱组装单元及三爪式对接接口机构,并对其运动学及动力学特性进行了研究.首先,提出并设计了一种新型的空间结构组装单元和一种结构为三爪式的对接接口,进行在轨组装时可应用该接口.接着,分析了空间结构组装单元的运...     

航天502所掌握卫星在轨加注关键技术

正中国航天科技集团公司五院502所于近日完成了在轨加注地面演示系统试验平台的搭建,成功进行了在轨加注接口对接、循环泵式流体传输、残液吹除、在轨加注接口分离等全过程地面演示试验。该演示试验是国内首个基于循环泵式的卫星在轨加注全过程演示验证试验,标志着该所已初步掌握了卫星在轨加注关键技术。卫星推进剂在轨加注技术是满足未来航天任务多样     

空间三指-三瓣式大容差末端执行器容差分析

容差能力是空间大型机械臂末端执行器的首要性能要求,大容差能力可以使末端执行器能弥补大型机械臂末端定位误差大的缺点。提出了一种具有大容差性能的末端执行器设计方案,并提出了基于坐标变换和关键点投影的方法,分析了影响末端执行器容差性能的关键因素,从而确定了接口的外径和楔形角以及末端执行器的包络空间尺寸是影响末端执行器容差性能的主要因素,根据分析结果对末端执行器和接口进行详细设计。通过ADAMS对详细设计的末端执行器进行了容差性能仿真分析,结果表明所提出的末端执行器方案满足容差性能要求,并验证了容差分析方法的正确性。     

基于拱形片弹簧的具有容差能力的电器接口设计

具有容差能力的电器接口已经成为许多空间机器人末端执行器的重要组成部分之一,使得末端执行器与接口端能够实现电源供给和通信连接。设计了一种基于圆拱形片弹簧的电器插头外围基座,使普通电器接头获得了容差能力。通过有限元软件的参数化设计方法,分析了片弹簧各变量对其变形的影响。然后由接触分析验证了选取的参数的合理性。拱形片弹簧的使用使外围基座尺寸较之以往的设计大幅缩减,提高了机器人接口设计的紧凑性,扩展了传统电器接头在航天领域的使用范围。     

大容差空间合作目标捕获对接装置设计的研究

空间合作目标的捕获与对接技术是航天领域特别是空间在轨服务任务中一项关键技术,在役航天器的维修、补给,失效航天器的回收及离轨报废都与此紧密相关。介绍了一种基于空间连杆-柔性索捕获机构,与锥套-导引销对接定位形式的空间合作目标捕获对接装置的设计方案,可以实现大容差、较柔顺、高刚度、高可靠与6DOF精确定位的捕获对接动作,并建立任务星与目标星的电气连接与流体传输通道。通过对该装置的设计变量进行几何分析,为各参数的合理化设计提出思路,以达到更优秀的性能参数。     

挖掘机液压元件的建模及仿真

本文提出了在ADAMS中建立虚拟样机环境,通过ADAMS/Control接口与Simulink中建立液压容腔、液压泵、液压缸、平衡阀、溢流阀等液压子系统模型,为实现挖掘机虚拟样机环境的机电液一体化联合仿真建立基础.     

在轨维修后端模块接口机构的研究

在轨维修可以大大的延长空间科学仪器的使用寿命,节省大量的经济成本。为了实现空间望远镜后端模块的在轨操作和更换,设计了一套与之对应的接口机构,能够解决在轨快速定位与安装。根据321运动学定位准则,详细介绍了该接口机构的内部组成和工作原理;然后把该接口机构与后端模块进行组件级有限元仿真,仿真结果表明一阶模态远高于整机基频可以有效地避免发射时候的共振;设计了一套平面内的工装来模拟后端模块,利用等效质量法对整个机构进行重力卸载;搭建实验平台,利用激光跟踪仪来测量整个后端模块的重复定位安装精度,实验数据表明,X,Y,Z 3个方向的重复平移定位误差分别为±5.58μm,±3.24μm及±3.63μm,优于总体指标±10μm;热实验结果表明整个机构可以完全释放由于温度变化产生的形变,具有很高的热稳定性;使入射光线和靶面的相对位置持续稳定,保证了较高的成像质量。为其他空间在轨维护装置提供强有力的参考价值。     

航天器三指式对接机构运动学分析及尺寸优化

航天器对接机构是完成空间在轨对接任务的核心机构。为避免在对接过程中发生对接任务失败或对接机构与航天器外部结构发生干涉碰撞等问题,在设计过程中需对对接机构的结构尺寸进行设计优化。文中针对对接任务的初始位置偏差的容差性能提炼了机构尺寸优化的约束条件,根据约束条件确定了优化变量,依据结构紧凑性要求建立了优化目标函数,得到了对接机构尺寸优化数学模型,求得对接机构最优尺寸,可为三指式对接机构的设计和对接初始条件的确定提供参考。     

高分辨率空间相机星载接口设计

针对高分辨率空间相机热稳定性和力学特性存在的问题,对星载接口的约束、热适应性、力学性能等方面进行了研究,提出了一种基于运动学支撑的柔性星载接口。根据某卫星结构要求,确定了空间相机的卧式4点连接布局方案,并对星载接口开展了热适应设计,引入了柔性环节结构,通过螺旋理论验证了约束的准确性;以随机振动响应最小为目标,优化了柔性环节,得到了柔性环节的关键尺寸参数;采用有限元软件,对星载接口性能进行了仿真分析。研究结果表明:该星载接口结构满足约束要求,既能保护空间相机结构免受发射段的剧烈振动,又保证了其在轨工作时良好的热适应性。