›› 2016, Vol. 36 ›› Issue (3): 24-31.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2016.0036

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空间站柔性机械臂辅助舱段对接动力学分析

 危清清1,2,*, 王耀兵1,2, 唐自新1,2, 张大伟1,2   

  1. 1空间智能机器人系统技术与应用北京重点实验室,北京100094
    2北京空间飞行器总体设计部,北京100094
  • 收稿日期:2016-01-11 修回日期:2016-04-11 出版日期:2016-06-25 发布日期:2016-05-11
  • 作者简介:危清清(1985-),男,博士,工程师,weiqingqing51@sina.com,主要研究方向为航天器结构与机构设计

Analysisonflexiblespacemanipulatorsystemassisteddockingofspacestation

 WEI  Qing-Qing1,2,*, WANG  Yao-Bin1,2g, TANG  Zi-Xin1,2, ZHANG  Da-Wei1,2   

  1. 1BeijingKeyLaboratoryofIntelligentSpaceRoboticSystemsTechnologyandApplications, Beijing100094,China
    2BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering,Beijing100094,China
  • Received:2016-01-11 Revised:2016-04-11 Online:2016-06-25 Published:2016-05-11

摘要: 为验证空间站柔性机械臂系统在有初始位置、姿态误差的情况下能否成功完成辅助舱段对接任务,文章建立了空间站柔性机械臂辅助舱段对接动力学模型,模型考虑了对接机构的接触碰撞,依据关节精细动力学模型、力矩控制方法和阻抗控制程序进行了空间柔性机械臂辅助舱段对接过程仿真。仿真结果表明,当关节输出端位置测量精度为17位时,依靠阻抗控制的方法,空间柔性机械臂在主动舱存在最大位置误差150mm,最大姿态误差2.5°的情况下仍能完成对接;对接成功后,空间柔性机械臂系统控制力迅速下降,仍然能较好地保持构型,不会影响对接舱段的安全。

关键词: 空间机械臂, 辅助对接, 关节动力学, 力矩控制, 阻抗控制

Abstract: Positionerrorsandangleerrorsexistinevitablyinspacemanipulatorsystemassisteddockingofspacecraft.Adynamicandcontrolmodelconcernedthecontactionbetweenthedockingsystemwassetuptosimulatethespacemanipulatorsystemassisteddockingofspacecraft.Theimpedancecontrolsystemassociatedwiththedetailedjointdynamicmodel,jointtorquecontrolsystemwasbuilt.Theresultsshowthatthespacemanipulatorsystemcouldovercometheinitialerrorofthespacecraft,andfinishthejobofspaceassisteddocking.Thecontrolforceturneddownimmediatelyafterthespacecraftwasdocked.Also,thespacemanipulatorsystemcouldholdthepositionandshape.

Key words: spacemanipulator, assisteddocking, jointdynamics, torquecontrol, impedancecontrol