一种空间软对接仿生手腕设计与仿真

作     者：徐升 褚明 孙汉旭 XU Sheng;CHU Ming;SUN Hanxu

作者机构：北京邮电大学现代邮政学院(自动化学院)北京100876 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2022年第58卷第13期

页      面：59-70页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 082501[工学-飞行器设计] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0701[理学-数学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(51875046) 北京市自然科学基金(3202021)资助项目 

主　　题：空间软对接 仿生手腕 Kane方法 刚度优化 阻尼吸振 

摘      要：空间对接装置作为开展空间目标捕获的关键装备,不仅要解决航天器的捕获问题,还要能够缓冲碰撞能量,避免发生硬碰撞,减少对接的冲击等。针对空间捕获软对接问题,设计一种空间软对接仿生手腕,以陀螺机构的三维旋转模拟仿生手腕运动,通过可控阻尼吸振实现空间六维碰撞的缓冲和卸载;采用Kane方法建立一种星载抓捕机构耦合空间软对接仿生手腕的一体化动力学方程;在Matlab环境下进行碰撞数值仿真,验证了空间软对接仿生手腕缓冲和卸载空间六维碰撞的机理,并通过1000次数值仿真实验实现了扭簧/直线弹簧的刚度优化设计;最后,在ADAMS环境下对星载抓捕机构进行空间六维碰撞仿真,仿真结果表明所提出的空间对接仿生手腕可实现空间六维空间碰撞的缓冲与卸载,从而说明了空间软对接仿生手腕在空间软捕获中应用的有效性。