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国际太空 2022年第4期 4-7页

作者：王晓宇黄志澄北京空间科技信息研究所远望智库

2022年4月16日,神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场预定区域成功着陆,三位航天员翟志刚、王亚平、叶光富平安返回。神舟十三号载人飞行任务取得成功,标志着中国空间站关键技术验证阶段圆满完成,并将转入在轨组装建造阶段。

关键词：载人飞行在轨组装空间站着陆场翟志刚航天员王亚平预定区域

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在轨组装技术研究现状与发展趋势

载人航天 2017年第2期23卷 228-235,244页

作者：沈晓凤曾令斌靳永强张庆展上海宇航系统工程研究所上海201109 中国航天科技集团公司八院空间安全与维护总体技术研究中心上海201109

介绍了国内外在轨组装技术的研究现状,指出以模块化可重构航天器、大尺寸天线和光学载荷为典型目标的在轨组装技术已得到了广泛研究,提出模块及接口的通用化、提高组装效率和降低组装成本是在轨组装技术工程化应用的重点。归纳了在轨组... 详细信息

介绍了国内外在轨组装技术的研究现状,指出以模块化可重构航天器、大尺寸天线和光学载荷为典型目标的在轨组装技术已得到了广泛研究,提出模块及接口的通用化、提高组装效率和降低组装成本是在轨组装技术工程化应用的重点。归纳了在轨组装的关键技术,包括结构模块化及单元设计、在轨组装平台设计、在轨组装机器人以及在轨组装综合管理等。针对我国的技术现状,提出了我国开展在轨组装技术研究所需解决的问题和未来发展建议:应重点突破模块单元及连接组件的通用化、组装操作的高精度与高效率等瓶颈问题。

关键词：在轨组装研究现状发展趋势模块化

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在轨组装机动路径规划研究

在轨组装机动路径规划研究

作者：孙楚琦哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

受现有火箭运载能力限制,大型航天器无法一次入轨,在轨组装成为当前航天领域主要的发展方向之一。借助在轨服务航天器,能够实现复杂系统组装、能源补充、故障修复等空间任务,这些任务都迫切需要精确有效的在轨组装技术作为支撑。以往的... 详细信息

受现有火箭运载能力限制,大型航天器无法一次入轨,在轨组装成为当前航天领域主要的发展方向之一。借助在轨服务航天器,能够实现复杂系统组装、能源补充、故障修复等空间任务,这些任务都迫切需要精确有效的在轨组装技术作为支撑。以往的大规模结构的部署,大部分是以对接的方式扩展空间结构,复杂结构的空间构型仅依靠各结构单元自行机动难以构建。现有的空间机械臂等辅助执行机构的发展,可以为在轨组装提供更多选择,在此基础上的最优机动路径规划成为在轨服务的新兴研究热点。本文以在轨组装任务作为研究对象,将在轨组装机动过程分解成轨道机动接近阶段和姿态机动阶段,并在以下几个方面展开研究工作。第一,对在轨组装轨道机动过程的相对运动建模进行介绍。介绍了二体条件下的两种常见相对运动模型,为在轨组装任务的轨道机动过程提供了较为准确和高效的动力学模型。之后,简要介绍了航天器的姿态动力学基础,为后续的姿态机动路径规划研究铺垫理论基础。第二,从动力学角度出发,研究了在轨组装任务航天器相对运动轨迹设计。通过分析C-W方程特性,介绍了四种相对运动轨迹类型,并给出每种类型的轨迹驱动条件。此外,介绍了在轨组装轨道机动接近过程的制导律设计,给出了基于C-W方程和T-H方程解析解的双脉冲机动制导策略,为后续机动路径的优化算法提供动力学模型输入。第三,根据在轨组装任务背景常采用交会对接与辅助机构结合工作的方式完成组装,其机动接近过程必须为装配过程规划安全的接近路径和工作区域,避免组装过程中的碰撞风险。在组装卫星的相对轨道运动模型基础上,建立了组装过程中的动态环境模型,针对在轨组装的位置、时间精度的同时优化改进了传统遗传算法,设计了基于改进遗传算法的在轨组装机动接近路径寻优方法。最后,在机动接近阶段末尾的停泊段,对于辅助操作机构进行工作所需的敏捷姿态机动过程,设计了基于Bang-Bang理论的姿态机动路径规划。通过设计航天器本体单轴角加速度规划函数及角加速度驱动时间策略,提供了组装卫星的快速姿态机动方法,通过仿真算例验证了有效性。论文简化了在轨组装机动任务过程,研究将机动过程涉及的主要姿轨问题分开解决,针对航天器在轨组装相对运动任务规划进行探索尝试,所提出的模型与算法均通过仿真进行验证。

关键词：在轨组装路径规划姿轨机动遗传算法 Bang-Bang原理

载入史册!中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成 001

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载入史册!中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成

中国航天报

作者：任长胜

本报讯（记者任长胜）“天和”“问天”“梦天”相拥于苍穹,中国人建成自己的空间站的梦想即将实现。11月3日,中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成,神舟十四号航天员乘组顺利进入梦天实验舱。当天9时32分,空间站梦天实验舱顺利完... 详细信息

本报讯（记者任长胜）“天和”“问天”“梦天”相拥于苍穹,中国人建成自己的空间站的梦想即将实现。11月3日,中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成,神舟十四号航天员乘组顺利进入梦天实验舱。当天9时32分,空间站梦天实验舱顺利完成转位,标志着中国空间站“T”字基本构型在?

关键词：空间站在轨组装基本构型

来源： cnki报纸评论

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空间望远镜在轨组装遥操作技术研究

空间望远镜在轨组装遥操作技术研究

作者：钟少康哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

传统的空间望远镜口径小,聚光能力弱,无法捕获到空间中更暗、更弱的目标,而增大空间望远镜的口径能够极大提高分辨率。受限于火箭的运载能力,致使大型空间望远镜入轨应用成为困难。目前可行的方法是将空间望远镜设计为模块化结构,模块... 详细信息

传统的空间望远镜口径小,聚光能力弱,无法捕获到空间中更暗、更弱的目标,而增大空间望远镜的口径能够极大提高分辨率。受限于火箭的运载能力,致使大型空间望远镜入轨应用成为困难。目前可行的方法是将空间望远镜设计为模块化结构,模块化组件被运送到特定轨道后,借助空间机械臂进行在轨组装和调整,最终获得完整且运行稳定的空间望远镜。由于空间环境较为复杂,空间机械臂以完全自主的方式执行在轨任务存在很多风险和限制,目前主要通过遥操作的控制方式完成在轨任务。本文构建了空间望远镜在轨组装遥操作平台,对在轨组装空间望远镜实现任务规划以及对基于时域无源性的遥操作控制算法进行研究。首先,设计了空间望远镜在轨组装遥操作平台。根据在轨组装任务特点,对在轨组装遥操作系统进行了需求分析。对空间机械臂建立运动学模型,并推导了基于关节变量参数化的逆运动学。搭建了预测仿真场景,实现了对在有时延存在下的动作预测,为操作者提供了视觉临场感。此外,将力反馈手柄接入遥操作系统,通过手柄的输入控制机械臂运动,同时手柄向操作者提供从端的反馈力。其次,对在轨组装空间望远镜实现了任务规划。设计了在轨组装空间望远镜总体方案,结合不同的遥操作模式,对在轨遥操作任务进行分析、分解和规划。在任务级遥操作模式下,使用样条插值方法对空间机械臂进行轨迹规划,经仿真验证后,能够实现预期的运动轨迹;在主从遥操作模式下,设计了遥操作运动映射策略,包含了靠近和远离目标位置时对应的运动映射系数变化策略。最后,采用基于时域无源性的控制算法,改善了双边遥操作系统的稳定性和操作性。对单自由度双边遥操作系统建立动力学模型,基于无源性理论,通过引入无源性观测器和无源性控制器使通讯环节无源,验证了在时延下遥操作系统的稳定性。对基于时域无源性控制框架进行改进,引入了虚拟质量-弹簧的无源系统和基于感知死区的数据压缩算法。引入虚拟质量-弹簧的无源系统后,在时延为1秒时,能够弱化因手柄低速而产生的突变力;引入感知死区算法后,在不引发信号明显失真的情况下,降低了网络通信的包速率。

关键词：在轨组装遥操作任务规划时域无源性

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超大口径在轨组装红外望远镜遮阳罩热设计

红外与激光工程 2019年第12期48卷 192-197页

作者：王洪亮郭亮熊琰许博谦于夫男高燕石启龙中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

超大口径在轨组装红外望远镜体积大、工作温度低,各组装模块间存在相互干扰,传统热控手段不能完全满足其热控需求。为达到热控指标,分析、利用日地-L2点轨道外部热环境特性,设计了一个面向超大口径在轨组装红外望远镜的五层遮阳罩。使... 详细信息

超大口径在轨组装红外望远镜体积大、工作温度低,各组装模块间存在相互干扰,传统热控手段不能完全满足其热控需求。为达到热控指标,分析、利用日地-L2点轨道外部热环境特性,设计了一个面向超大口径在轨组装红外望远镜的五层遮阳罩。使用UG软件建立了该望远镜有限元模型,并进行了仿真分析。结果显示:来自太阳的1296W/m^2的热辐射经过遮阳罩的遮挡后,到达低温区的辐射强度降低到0.036 W/m^2,望远镜在遮阳罩展开后约210天时通过辐射被动制冷降温至50 K以下,满足热控需求。该设计为未来我国建造超大口径空间望远镜进行了热控技术探索,具有一定的参考价值。

关键词：遮阳罩在轨组装红外望远镜日地L2点轨道

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机器人在轨组装结构的耦合动力学与步态优化

力学学报 2023年第7期55卷 1548-1558页

作者：杨胜丽吴志刚孟得山李庆军邵可中山大学航空航天学院广东深圳518107 西北工业大学民航学院西安710072

机器人在轨移动组装空间结构是建造大型航天器最有潜力的方式之一,但机器人在结构表面作业时两者存在严重的动力学耦合效应,给空间结构的建造带来了新挑战.针对三分支机器人行走在空间柔性结构上形成的耦合动力学问题,提出一种机器人-... 详细信息

机器人在轨移动组装空间结构是建造大型航天器最有潜力的方式之一,但机器人在结构表面作业时两者存在严重的动力学耦合效应,给空间结构的建造带来了新挑战.针对三分支机器人行走在空间柔性结构上形成的耦合动力学问题,提出一种机器人-结构耦合动力学建模与步态优化方法.首先,基于拉格朗日方程和欧拉-伯努利梁模型建立机器人-结构耦合动力学模型,该模型可用于预测机器人在结构表面行走时的耦合动力学响应.然后,基于耦合动力学方程推导出机器人运动与结构振动的关系,以降低结构振动响应为目标开展了机器人行走步态的优化研究.最后,对机器人不同蠕动步态运动方式下的空间结构动力学响应进行了数值仿真,重点分析了机器人以不同步频、不同步长以及不同抬起高度行走移动时对空间结构动力学响应的影响规律.仿真结果表明,空间结构的动力学响应与机器人的运动方式密切相关.因此在设计行走移动组装机器人的运动步态步频时应避免为空间结构固有频率的两倍,同时在保障机器人组装安全稳定的前提下应尽可能减小运动步长和抬起高度.并且通过对机器人运动步态进行优化调整可以有效抑制空间结构的振动.

关键词：空间机器人在轨组装耦合动力学步态优化振动抑制

腿臂融合型在轨装配机器人运动建模与步态规划

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中国空间科学技术 2023年第1期43卷 100-108页

作者：朱力李团结宁宇铭姚聪西安电子科技大学机电工程学院西安710071

针对目前机器人在轨装配存在的作业效率低、空间操作受限、环境感知不完全等问题,提出一种腿臂融合型在轨装配机器人。首先,使用D-H法建立了腿臂融合型装配机器人运动学模型,并对其单个腿部进行正逆运动学分析,得到单个腿各个关节角和... 详细信息

针对目前机器人在轨装配存在的作业效率低、空间操作受限、环境感知不完全等问题,提出一种腿臂融合型在轨装配机器人。首先,使用D-H法建立了腿臂融合型装配机器人运动学模型,并对其单个腿部进行正逆运动学分析,得到单个腿各个关节角和足端之间的运动关系;其次,分析了腿臂融合型装配机器人的行走步态和装配步态,行走步态中分析了二步态和三步态,装配步态中分析了单臂装配和双臂装配,使机器人达到平稳的行走和装配;最后,基于ROS(robot operating system)搭建仿真平台并对行走步态进行了仿真验证,结果表明提出的方法能够有效用于该机器人的行走。

关键词：在轨组装腿臂融合型装配机器人行走步态装配步态 ROS

公理化设计在可在轨组装飞行器总体设计中的应用

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兵工自动化 2011年第5期30卷 49-52页

作者：崔晓阳蔡远文史建伟装备指挥技术学院研究生院北京101416 装备指挥技术学院实验指挥系北京101416

为有效实施在轨组装服务,将公理化设计理论引入可在轨组装飞行器的总体设计,给出了一种基于功能需求的结构化设计方法。基于对组装服务的需求的了解,定义满足这些需求所需解决的问题,通过综合分析任务需求产生或选择解决方案,并进行工... 详细信息

为有效实施在轨组装服务,将公理化设计理论引入可在轨组装飞行器的总体设计,给出了一种基于功能需求的结构化设计方法。基于对组装服务的需求的了解,定义满足这些需求所需解决的问题,通过综合分析任务需求产生或选择解决方案,并进行工序设计。通过设计实例验证,为可在轨组装飞行器的具体设计提供了一种新的思路。

关键词：公理化在轨组装模块化设计

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航天器在轨组装技术进展

兵工自动化 2009年第10期28卷 6-8,14页

作者：蔡远文郭会李岩装备指挥技术学院航天装备系北京101416 装备指挥技术学院研究生院北京101416

在在轨组装概念、任务层次以及发展现状,对有人、无人2种在轨组装方式进行分析比较,指出各自优、缺点及对其进行选择的基本策略。最后提出在轨组装涉及到的一些关键技术,包括:控制,空间目标识别、跟踪与测量,机器人、机械臂,航天员的生... 详细信息

在在轨组装概念、任务层次以及发展现状,对有人、无人2种在轨组装方式进行分析比较,指出各自优、缺点及对其进行选择的基本策略。最后提出在轨组装涉及到的一些关键技术,包括:控制,空间目标识别、跟踪与测量,机器人、机械臂,航天员的生命保障以及新型的模块化航天器的设计技术。结果表明:在轨组装技术的发展可以提高航天器的性能和任务执行能力,降低故障率和失效风险。

关键词：在轨组装 “轨道快车” 模块化航天器