重力梯度对自由漂浮空间机器人姿态扰动分析

摘要

分析重力梯度对在轨运行的自由漂浮空间机器人姿态运动影响.由Lagrange方法建立自由漂浮空间机器人受重力梯度扰动的非线性动力学模型.首先,考虑无控关节自由状态,分析重力梯度对关节运动的影响.其次,利用相平面轨迹分析重力梯度对自由漂浮系统姿态运动影响.最后,由速度偏差曲线分析重力梯度对机械臂的影响.结果表明,当作用时间接近轨道周期或更长时,重力梯度引起的关节偏差已十分显著,且这种扰动作用主要由轨道偏心率决定;关节锁定时俯仰姿态受扰运动有周期振动与翻滚两种形式,若初始角速度满足一定限值可以保证俯仰运动不发生翻滚;当机械臂长时间工作时,忽略重力梯度将产生明显的末端定位误差.