绳驱超冗余机械臂减磨设计与实验研究

摘要

以空间机械臂为载体的在轨服务技术已经成为航天领域的研究热点,绳驱超冗余机械臂相比于传统的空间机械臂,因具有灵活柔顺的构型和狭小空间操作能力,已经成为未来复杂航天任务需求的重要潜在工具。针对绳驱超冗余机械臂传动过程中因接触应力大、传递路径长从而导致的传动摩擦大、传动效率低等问题,提出了一种具有低摩擦特性的绳驱超冗余机械臂新结构,通过对传动结构优化以降低绳索传动摩擦磨损,从而提高机械臂整体性能。设计搭建绳索传动摩擦磨损试验台对绳索传动过程摩擦系数和磨损量进行实验研究,分别利用布鲁克UMT Tribo Lab多功能摩擦磨损试验机测定绳索摩擦系数和白光干涉仪观测绳索表面磨损轮廓,结果表明优化后的结构能够有效降低绳索传动摩擦系数以及减小绳索磨损量,可以提高绳索的传动效率;进一步设计搭建机械臂实验样机开展多关节协同重复运动实验,关节经过500次重复运动实验的结果表明,改进后的机械臂系统关节运动能力正常,绳索传动正常,证实了所提减磨优化设计的合理有效性。