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《中国科学技术大学》 2008年
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空间机器人六自由度浮游目标捕获功能地面验证系统研究

查世红  
【摘要】: 航天器在轨捕获和对接技术已经成为航天技术中的一个重要研究和应用方向,它是载人航天的关键技术,同时也是今后扩展卫星应用能力的一个重要手段。研制卫星用捕获机构,目的是使卫星尽可能长时间地维持有效和稳定的运动轨道,以延长在轨寿命,降低更替频率。同时,卫星需要具备变轨能力以使其不易受到攻击,能够为观察新的敏感区域重新定位,或减少对全球覆盖多卫星群的需求。此外,由于发射成本及重量所限,要求卫星具有在轨服务功能,完成在轨燃料加注,利用自动负载处理系统更换卫星受损元件或补充耗费品等任务。卫星用捕获机构将大大扩展卫星的应用范围和使用的灵活性。 本文的主要内容为: (1)介绍了空间机器人的国内外发展现状和意义。空间机器人的主要分类、自由飞行空间机器人的主要用途、说明了地面模拟卫星气浮台的关键技术,阐述了气体轴承在卫星气浮台中的应用。 (2)研究了气体静压轴承静特性的有限元分析方法,分析了各个坐标系下的数学模型和保角变换关系,并详细推导了小孔变换公式,从而能够更精确的计算轴承的流量和承载能力。 (3)研究了气体静压轴承的非参数优化研究方法,介绍了支持向机的理论和回归方法,并用于气体静压轴承的非参数建模。在此基础上,研究了基于遗传算法的非参数研究工作。 (4)研究了半主动空间微重力方法。主要包括竖直方向的重力补偿方法的研究,在此基础上,结合气体静压轴承的研究,设计了一种半主动六自由度模拟卫星,并研究了卫星姿态摆放系统。 (5)研究了一种空间机械手的自动换爪装置,说明了它的工作原理和具体结构,并给出了仿真结果和实际模型。 本文的主要创新工作: (1)设计了一种半主动六自由度模拟卫星,该卫星克服了以往被动式吊丝和气缸微重力系统的缺点,提高了微重力系统的精度。 (2)设计了一种简单实用的模拟卫星位姿摆放系统,满足了总体提出的实验要求。 (3)设计了一种空间机械手的自动换爪装置,从而为国内空间机器人的自动更换装置填补了一项空白。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:V47

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 刘爽;自由漂浮空间机器人轨迹跟踪智能控制算法研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2011年
2 曾岑;在轨服务空间机械臂运动及任务规划方法研究[D];大连理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 刘奇坤;空间机器人末端工具更换装置的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 李富娟;微重力环境下Stewart并联机器人研究与分析[D];燕山大学;2012年
3 岳翠萍;半主动微重力地面模拟平台高精度控制系统的研究[D];中国科学技术大学;2010年
4 王睿;车辆驾驶仿真器二自由度体感仿真系统设计[D];西南交通大学;2012年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 唐伯雁;自攀爬幕墙清洗机器人机械机构的设计与研究[D];北京工业大学;2005年
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张捷;带视觉系统的全气动插装机器人[D];北京工业大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冯清海;袁万城;樊启武;;基于FE—ANN—MC的结构可靠度计算方法研究[J];四川建筑科学研究;2008年04期
2 王全凤;郑浩;;基于径向基函数神经网络的高层建筑结构选型[J];四川建筑科学研究;2010年05期
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4 陈智勇;倪翀奕;张凤心;;RH精炼真空泵技术转化与故障分析[J];鞍钢技术;2009年06期
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9 陶秀凤,唐诗忠,周鸣争;基于支持向量机的软测量模型及应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年02期
10 李峻;孙世群;;基于BP网络模型的青弋江水质预测研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王国庆;李国福;李旭渊;;基于PSO-K均值聚类的核事故应急监测点位快速确定技术研究[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
2 宋海鹰;桂卫华;阳春华;;基于核偏最小二乘的简约最小二乘支持向量机及其应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 刘志斌;金连文;;候选字静态生成技术及其在两级LDA汉字识别中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 张彬;金连文;;基于AdaBoost的手写体汉字相似字符识别[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 顾小军;杨世锡;钱苏翔;;基于支持向量机的旋转机械多类故障识别研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 吕蓬;柳亦兵;马强;魏于凡;;支持向量机在齿轮智能故障诊断中的应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 梁禹;王义刚;王娜;;基于支持向量机的电力电子电路故障诊断[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 姜明辉;袁绪川;;基于GA优化的个人信用评估SVM模型[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 孟庆金;权悦;景绍洪;;热电厂CFB锅炉燃烧智能控制策略研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 李光辉;;双离合器自动变速汽车换挡过程离合器模糊控制策略研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周芳;蒸汽发生器检修机械手路径规划及控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 母丽华;煤矿安全预警系统的方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 朱广平;混响干扰中的信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 乔小燕;基于生物形态学的赤潮藻显微图像分割与特征提取研究[D];中国海洋大学;2010年
10 梁燕军;海洋平台非线性系统最优减振控制研究[D];中国海洋大学;2010年
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1 展慧;基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
2 杜二玲;拟概率空间上等均值噪声下统计学习理论的理论基础[D];河北大学;2007年
3 朱杰;一种基于聚类的支持向量机反问题求解算法[D];河北大学;2007年
4 廖甜甜;白细胞图像语义识别分类的研究[D];南昌航空大学;2010年
5 李华英;航空发动机多变量鲁棒控制方法研究[D];南昌航空大学;2010年
6 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
7 刘棉;人机划拳系统的实现[D];山东科技大学;2010年
8 刘桂珍;颅骨三维重建与信息提取[D];山东科技大学;2010年
9 李金华;基于SVM的多类文本分类研究[D];山东科技大学;2010年
10 雷云云;基于被动式四足机器人的运动学及动力学分析[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔡远文;郭会;李岩;;航天器在轨组装技术进展[J];兵工自动化;2009年10期
2 梁春苗;王小波;王普;;AGV中一种消除驱动器所引入控制死区的方法[J];电机技术;2008年04期
3 夏长亮;李志强;王迎发;;无刷直流电机小脑模型网络与PID复合控制[J];电机与控制学报;2008年03期
4 张相军,陈伯时,雷淮刚;消除无刷直流电机控制系统中换相死区的方法研究[J];电气传动自动化;2000年06期
5 章登宏;微重力环境及应用[J];大学物理;1998年10期
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7 胡小兵,黄席樾;基于蚁群算法的三维空间机器人路径规划[J];重庆大学学报(自然科学版);2004年08期
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10 张青斌,唐乾刚,孙世贤;飘浮式空间机器人路径规划的全局最优解析解[J];国防科技大学学报;1999年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 葛愿;基于隐马尔可夫模型的网络化控制系统建模与控制[D];中国科学技术大学;2011年
2 孙启湲;基于互联网的移动机器人网络控制系统研究[D];天津大学;2004年
3 姚燕生;三维重力补偿方法与空间浮游目标模拟实验装置研究[D];中国科学技术大学;2006年
4 林旭梅;基于小脑模型的智能控制方法及其在重力补偿系统的应用[D];中国科学技术大学;2006年
5 邓启文;空间机器人遥操作双边控制技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
6 徐文福;空间机器人目标捕获的路径规划与实验研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
7 陈三风;三维气动式微重力环境模拟平台的智能控制系统研究[D];中国科学技术大学;2008年
8 王小亮;高速列车驾驶仿真器动感模拟系统研究[D];西南交通大学;2009年
9 张国亮;空间机器人遥操作中基于视觉的局部自主控制研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 张福海;面向在轨维护的自由漂浮空间机器人运动规划与控制研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 尹继超;机器人遥操作中关键技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 徐向峰;7DOF空间机器人遥操作控制算法研究[D];河南工业大学;2010年
3 刘冬雨;面向卫星在轨维护的机器人臂/手遥操作的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 朱俊杰;仿人机器人头部系统设计及其动态控制研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 刘玉军;机器人多自由度关节的研究[D];浙江工业大学;2002年
6 吴江;驾驶训练模拟器视景控制系统的研究与开发[D];中国农业大学;2002年
7 高子坤;空间机器人无扰运动规划与神经网络模型预测控制[D];福州大学;2003年
8 关勇;基于Matlab的机器人运动学系统的研究与仿真[D];合肥工业大学;2004年
9 童厚健;基于汽车驾驶模拟器的车辆自动驾驶研究[D];武汉理工大学;2005年
10 韦振宇;航空模拟器运动系统设计与研究[D];南京航空航天大学;2005年
【二级引证文献】
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1 王少坤;基于空间运动基座的机械臂轨迹规划方法研究[D];吉林大学;2014年
【二级参考文献】
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1 谢庆华,张琦,何俊;武器装备火控系统的故障树分析法[J];兵工自动化;2003年01期
2 李青;利用数值计算分析阻力性能方法初探[J];船舶;2003年06期
3 张葵,李建华;球轴承摩擦力矩的分析计算[J];轴承;2001年01期
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5 马小梅,邓四二,梁波,张志华,张慧;航天轴承摩擦力矩的试验分析[J];轴承;2005年10期
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7 朱江红;低速球轴承摩擦力矩的分析研究[J];导弹与航天运载技术;2000年06期
8 何勤,谢秉川;变悬点变摆长单摆运动分析[J];大学物理;2003年01期
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 牛志强;微秒级脉冲电流电化学抛光的工艺研究[D];合肥工业大学;2002年
2 李怀锋;两级图像定向控制模拟实验系统的研究[D];北京化工大学;2003年
【相似文献】
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4 任敬轶,孙汉旭;一种三分支空间机器人的位姿反解[J];机械工程学报;2001年10期
5 麻亮,纪军宏,强文义,付佩琛;载体不加位置控制的空间机器人系统的运动学建模[J];哈尔滨工业大学学报;1997年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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8 吴立成;孙富春;孙增圻;;空间机器人建模、规划与控制研究现状分析[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
9 贾英宏;;多臂空间机器人的动力学与控制问题研究[A];第三届全国动力学与控制青年学者研讨会论文摘要集[C];2009年
10 唐晓腾;陈力;;基于Backstepping的双臂空间机器人关节空间鲁棒控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 苏雷记者 郑野军;513所参与空间机器人研制[N];烟台日报;2008年
2 实习生 饶超张雅佼 本报记者 蒋秀娟;机器人能“与人共舞”吗?(一)[N];科技日报;2007年
3 邵肖梅;“新科院士”徐扬生[N];绍兴日报;2008年
4 本报记者 刘思燕;中国空间机器人梦在天上[N];中国航天报;2002年
5 本报记者 高博;丁希仑:快乐“机器人”[N];科技日报;2007年
6 本报记者 马波;“云南科学大讲坛”场面火爆一票难求[N];科技日报;2009年
7 王广飞吉星 记者 初霞;中德空间机器人实验室落户哈工大[N];哈尔滨日报;2008年
8 华望;中国加紧研制太空机器人[N];大众科技报;2000年
9 善灵;清华一项目获教育部留学回国人员科研启动基金资助[N];科技日报;2007年
10 鲁光;明天到月球开房间[N];大众科技报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 田富洋;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[D];南京航空航天大学;2009年
2 史也;空间机器人自主捕获目标的轨迹规划与控制研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
3 税海涛;空间机器人目标捕获的运动规划研究[D];国防科学技术大学;2010年
4 张文辉;空间机器人神经网络轨迹跟踪控制及微重力模拟方法研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 田志祥;自由漂浮空间机器人多体动力学及目标捕获研究[D];南京航空航天大学;2012年
6 谢箭;不确定性空间机器人轨迹规划及智能控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
7 黄登峰;刚柔混合漂浮基空间机器人系统的智能神经网络控制[D];福州大学;2011年
8 焦建民;空间机器人故障检测、诊断与系统重构[D];西北工业大学;2004年
9 查世红;空间机器人六自由度浮游目标捕获功能地面验证系统研究[D];中国科学技术大学;2008年
10 陈三风;三维气动式微重力环境模拟平台的智能控制系统研究[D];中国科学技术大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱奎;空间机器人目标捕获的轨迹优化及实验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 袁浩巍;空间机器人三维空间目标捕获的地面物理验证系统研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
3 李永明;面向目标获取的空间机器人模糊控制的研究及实现[D];太原理工大学;2011年
4 李大明;空间机器人在轨自主装配动力学与控制[D];哈尔滨工业大学;2012年
5 张猛;空间机器人动力学建模与鲁棒控制[D];沈阳航空航天大学;2012年
6 艾晨光;空间机器人目标捕获协调控制与实验研究[D];北京邮电大学;2013年
7 李保丰;六自由度空间机器人的工作空间分析与参数辨识[D];北京邮电大学;2011年
8 李晓茹;空间机器人单关节余度控制器设计[D];河南工业大学;2010年
9 杨明远;自由漂浮空间机器人目标捕获的路径规划研究[D];北京邮电大学;2011年
10 李斌;自由漂浮空间机器人的位形控制[D];哈尔滨工业大学;2011年
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