在轨服务空间机器人机械多体系统动力学高效率建模研究(PDF 171页)

图1．1 Sojanor空间机器人系统一15
图1．2日本ETS-VII空间机器人⋯⋯⋯。15
图1．3加拿大空间站遥控机械臂系统⋯。16
图1．4漫游者空间机器人⋯⋯．．17
图1．5美国宇航局研制的空间机器人⋯一17
图1．6北航与意大利米兰理工大学合作研制空间机器人⋯一18
图2．1坐标系的选择一24
图2．2欧拉角25
图2．3树形多体系统。28
表2．1父体阵列⋯⋯．．28
表2．2低序体阵列⋯⋯29
图2．4．空间柔性机器人模型⋯。3 1
图2．5柔性体的变形示意图⋯。32
图2．6系统结构示意图⋯⋯⋯。34
图3．1 2维梁单元⋯⋯．37
图3．2有限元坐标系系统⋯⋯。40
图3．3二维梁单元⋯⋯4l
图4．1刚柔机械多体系统示意图⋯⋯⋯．．52
图4．2树型机械多体系统⋯⋯～60
表4．1低序体阵列⋯。60
表4．2正向动力学计算复杂度比较⋯⋯。71
表4．3反向动力学计算复杂度比较⋯⋯．．71
图4．3 Walker and Orin方法的正向动力学计算量⋯71
图4．4刚性空间算子代数方法的计算效率⋯⋯⋯．．72
表4．4递推速度的计算效率⋯一72
表4．5惯量算子计算效率⋯⋯．．73
表4．6速度一次项的科氏力项计算效率⋯74
表4．7加速度的计算效率⋯⋯⋯75
图5．1空间柔性机器人模型⋯．．77
图5．2柔性宏刚性微空间机器人模型⋯．．83
图5．3欠驱动树形柔性航天器系统⋯⋯⋯88
表5．1低序体阵列⋯⋯88
表6．1误差补偿系数101
表6．2数值积分的相对误差⋯。107
图6．1空间机器人本体质心位置曲线⋯．107
图6．2关节l速度变化曲线⋯．107
图6．3关节2加速度变化曲线．108
图6．4空间机器人本体质心位置曲线⋯。109
图6．5关节l速度变化曲线⋯109
图6．6关节2加速度变化曲线109
图7．1空间机器人模型⋯⋯⋯112
图7．2双臂空间机器人模型⋯．113
表7．1空间机器人模型参数⋯⋯121
表7．2参数辨识结果⋯121
表7．3不同质量比对参数识别误差分析．122
图7．3参数识别对轨迹的影响122
图7．4两种参数下的关节力矩比较⋯⋯。123
图8．1 NUAAMBS软件功能⋯127
图8．2多体系统正向的运动学空间算子代数调用树⋯⋯⋯131
图8．3多体系统反向的运动学空间算子代数调用树⋯⋯⋯．131
图8．4反向动力学模块⋯⋯⋯132
图8．5正向动力学模块⋯⋯⋯133
图8．6柔性机械多体系统广义动力学模块⋯⋯⋯134
图8．7刚柔混合机械系统广义动力学模块⋯⋯⋯135
图8．8利用Mathematica建立的机器人模型⋯⋯⋯137
图8．9机械臂树型模型示意图138
表8．1五机械臂参数表⋯⋯⋯139
表8．2五机械臂树型模型关联矩阵⋯⋯139
图8．10第一个关节的坐标示意图⋯⋯。139
图8．1l第二个关节的坐标示意图⋯⋯一139
图8．12第三个关节的坐标示意图⋯⋯．．140
图8．13第四个关节的坐标示意图⋯⋯⋯140
图8．14第五个关节的坐标示意图⋯⋯一140
图8．15第一个关节的速度示意图⋯⋯⋯140
图8．16第二个关节的速度示意图⋯⋯．．141
图8．17第三个关节的速度示意图⋯⋯．．141
图8．18第四个关节的速度示意图⋯⋯。141
图8．19第五个关节的速度示意图⋯⋯．．141
表8．3 PUMA560柔性机器人参数⋯⋯⋯142
图8．2仃两种方法的正向动力学比较⋯：。143
图8．2l两种方法的反向动力学比较⋯～143
图8．22空间柔性航天器展开过程仿真⋯144
图8．23空间柔性航天器模型⋯145
图8．24多自由度航天器⋯⋯．．145
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