基于特征约束关系的航天器大部件装配机器人机型设计方法及应用

摘要

面向狭长任务空间航天器大部件装配的定位调姿需求,提出一种装配机器人机型设计方法。该方法以大型构件装配对接过程中存在的主要特征为和空间约束为主要参考,结合空间自由曲面几何理论,总结装配过程中存在的多种典型特征,基于装配特征对应的数学描述,建立装配几何特征到机器人运动维度的映射关系;定义装配过程中轨迹规划涉及到的多种空间、位姿状态的表示方法,明确轨迹规划中的各类约束相互关系,确定机器人运动的边界范围。以典型作业环境空间站工作舱为例,研发基于PPRRPR构型的航天装配机器人。从机构构态和运动特征两个方面,结合串/并联机构的优势以及在对应约束空间下的行为特性,进一步提出基于机构行为特征的机器人优化设计方法,建立混联装配机器人的概念模型,为特定任务环境下装配及搬运大型装备的机构设计提供了一定的参考。