空间在轨可重构机器人运动控制技术研究

《空间在轨可重构机器人运动控制技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：TP242.3论文编号：102871518-SZ006学科分类号：085210硕士学位论文空间在轨可重构机器人运动控制技术研究研究生姓名夏颖专业类别工程硕士专业领域控制工程指导教师王小涛副教授南京航空航天大学研究生院航天学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAstronauticsResearchonMotionControlTechnologyforSpaceOn-OrbitReconfigurable

2、RobotAThesisinControlEngineeringbyXiaYingAdvisedbyProf.WangXiaotaoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的

3、材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学全日制专业硕士学位论文摘要随着航天技术的不断发展，空间在轨任务需求也日趋繁重和复杂，现有机器人在执行空间在轨任务方面显现出一定的局限性，这对空间机器人的开发提出了新的要求。可重构机器人是一种能根据不同工作环境和任务要求来改变自身构型完成工作任务的机器人。通过机器人系统的重构，扩大了机器人的工作范围，提高了机器人系统的可靠性和稳定性的

4、同时降低了成本。本文针对大型空间结构在轨组装、空间精细化维修维护、狭小空间运行监测等任务对于新型机器人的要求，开展空间在轨可重构模块化机器人控制技术研究。本文首先介绍了空间在轨可重构模块化机器人的研究背景及意义、国内外可重构模块化机器人的研究现状。针对空间在轨任务对新型空间机器人的需求，提出使用可重构模块化机器人来应对复杂多变的工作内容和工作环境，进行了面向在轨任务的可重构机器人系统总体方案设计，并根据可重构机器人系统总体设计方案，对可重构机器人地面实验验证系统进行了详细设计。运用图论的方法对可重构机器人进行构型描述，推导了可重构机器人

5、运动学模型，并基于MATLAB平台进行运动学算法实现。同时通过ADAMS建立可重构机器人模型，结合MATLAB运动学算法验证模型的正确性，并针对拆卸和狭小空间探测照明等典型任务对空间在轨可重构机器人进行在轨任务运动规划及仿真验证。通过MATLAB的图形用户界面将空间在轨可重构机器人软、硬件操作系统整合于同一个界面上，建立人机交互的空间在轨可重构机器人分布式架构控制系统遥操作层。搭建可重构机器人地面实验系统平台，通过实际实验验证了所设计的空间在轨可重构机器人总体方案、运动学算法和人机交互遥操作设计的可行性。关键词：空间机器人，可重构模块化

6、，总体设计方案，地面实验系统，运动学，仿真验证i空间在轨可重构机器人运动控制技术研究ABSTRACTWiththecontinuousdevelopmentofspacetechnology,spaceon-orbittaskhasbecomeincreasinglyheavyandcomplex.Theexistingrobotshavesomelimitationsincarryingoutvarioustasks,whichissuesnewdemandsforthedevelopmentofspacerobots.Reconfi

7、gurablerobotisarobotthatcanchangeitsconfigurationaccordingtodifferentworkingenvironmentsandmissionrequirements.Throughthereconstructionoftherobotsystem,theworkingrangeoftherobotisenlarged,thereliabilityandstabilityoftherobotsystemareincreased,andthecostisreduced.Inthispa

8、per,westudythereconfigurablemodularroboticmotioncontrolfortherequirementsofnewrobots,includingon-orbita