自主机动空间绳网机器人设计与动力学建模

摘要

设计了一种新型“平台+绳系+柔性网+自主机动单元”结构的空间机器人系统,较强的机动能力和较大的任务范围使其在空间垃圾清理任务中具有显著的优势.详细描述了自主机动空间绳网机器人的概念、任务过程和特点.为了分析自主机动空间绳网机器人逼近目标过程开始时柔性网网型的变化趋势,采用质量集中法建立了逼近过程的动力学模型,模型中将柔性网离散化为无质量弹性杆和质点的集合,同时考虑了自主控制力的作用.在不同条件下对逼近过程中的网型变化进行了数字仿真,仿真结果表明:逼近过程开始时,自主机动单元无控状态下柔性网将产生收口运动,且收口运动的强弱与自主机动单元和柔性网的初速有关;逼近轨迹也将偏离目标方向.通过自主机动单元的自主控制力能够避免收口运动和逼近方向偏移的产生.