多关节轻型机械臂的设计研究.pdf

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Vol. 18 No. 3 航天器工程第 18 卷第 3 期

48 SPACECRAFT EN GIN EERIN G 2009 年 5 月
2 2 多关节2轻2 型机械臂的设计研究
李世其1 刘洋1 朱文革1 刘燕2 贾阳3
(1 华中科技大学机械科学与工程学院, 湖北武汉 430074)
(2 海军工程大学理学院, 湖北武汉 430033) (3 北京空间飞行器总体设计部, 北京 100094)
摘要根据现有空间机械臂的结构特点,参照几种轻型机械臂的设计,设计了一种两自由度
机械臂运动模块,并根据此模块研制了一台 6 自由度空间机械臂。运动模块由两个相邻关节轴线
正交的关节组成,关节内部没有驱动器。机械臂内有一根高速主轴,为各个串联关节提供动能。机
械臂控制系统采用上下位机方式,上位机根据虚拟场景仿真的运动轨迹发出控制指令给关节控制
器,下位机根据关节状态表控制离合器组输入关节的能量。为确定机械臂在工作过程中的强度和
稳定性,建立了机械臂的有限元模型,分析了其工作态的应力情况和动态特性。仿真结果表明,机
械臂在工作态有足够的强度,在抓取的过程中,机械臂固有频率远离激励源的激励频率,无共振现
象。通过多关节联动,机械臂可实现多种组合姿态,适用于在轨维修、加注等复杂空间任务。
关键词多关节轻型机械臂动态特性空间技术
中图分类号: TP24 文献标志码:A 文章编号:1673 8748 (2009) 03 0048 05
Design of Multi joint Light Manipulator
L I Shiqi1 L IU Yang1 ZHU Wenge1 L IU Yan2 J IA Yang3
(1 School of Mechanical Science and Engineering , Huazhong Univ Sci &Tech , Wuhan 430074 , China)
(2 College of Science , Naval Univ of Engineering , Wuhan 430033 , China)
(3 Beijing Institute of Spacecraft System Engineering , Beijing 100094 , China)
Abstract : paring several designs of light manipulator , a new space manip ulator wit h
6 Do Fs is designed by a 2 Do Fs robot module which get s some advantages from previous robot s.
There are two joint s in one module , which are perpendicular to each ot her. And t here is no driver
in a module and a main shaft wit h high speed in the