面向在轨建造的空间机器人末端执行器及适配接口设计与验证

作     者：赵亮亮 刘子毅 赵京东 段启帆 王梓睿 刘宏 ZHAO Liangliang;LIU Ziyi;ZHAO Jingdong;DUAN Qifan;WANG Zirui;LIU Hong

作者机构：哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001 

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

年 卷 期：2024年第60卷第3期

页      面：1-10页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(92148203) 机器人技术与系统国家重点实验室(哈尔滨工业大学)自主研究课题(SKLRS202201A01) 航天飞行动力学技术重点实验室基金(XTB6142210210303)资助项目 

主　　题：在轨建造 空间机器人 末端执行器 适配接口 对接锁紧 

摘      要：针对大型空间设施在轨建造任务需求,以空间多分支机器人为应用对象,设计了一种末端执行器及三种适配接口,用于完成识别、定位、捕获、搬运、装配、攀爬和探测等任务。通过分析在轨建造任务需求,以装配对象参数、机器人性能等为依据提出了设计指标。制定了末端执行器机械结构、电气系统的总体方案,并设计了三种适配接口;针对容差需求,分析了对接过程的容差条件和力学条件,优化了关键部件几何参数;针对锁紧需求,建立了锁紧过程运动学、力学模型,并采用组合运动规律,优化了圆柱凸轮曲线槽。通过仿真及试验,验证了容差、锁紧设计的正确性,并进行在轨装配、在轨攀爬的地面模拟试验,进一步验证了末端执行器及适配接口的性能,为大型空间设施的在轨建造奠定了基础。