發(fā)布時間：2020-11-19 22:15

　　 艙段對接是航天類產(chǎn)品總裝過程中的核心環(huán)節(jié),其對接效率與質量基本上決定了產(chǎn)品的生產(chǎn)制造周期、成本和最終質量。而傳統(tǒng)的對接方式存在效率低、精度和裝配質量一致性較差等問題,難以滿足快速發(fā)展的實際生產(chǎn)要求,所以實現(xiàn)艙段自動對接以提高對接效率與質量顯得尤為重要。為此,本文針對艙段自動對接過程中所涉及到的位姿擬合解算、調姿機構軌跡規(guī)劃等技術進行了仿真研究。在分析艙段對接過程的基礎上,提出了以激光跟蹤儀和并聯(lián)調姿機構為主體的艙段自動對接系統(tǒng)并闡述了其工作原理;同時對激光跟蹤測量方案及位姿表達方式進行了介紹并對并聯(lián)調姿機構的運動學和動力學進行了分析推導。為了實現(xiàn)艙段和并聯(lián)調姿機構動平臺的位姿擬合,介紹了坐標系基準的構建,提出了基于關鍵特征的艙段位姿最小二乘擬合算法并以固定艙段為例進行了數(shù)值仿真分析,另外采用四元數(shù)法對并聯(lián)調姿機構動平臺的初始空間位姿進行了擬合求解和數(shù)值仿真分析,同時通過對位姿鏈的分析推導出了并聯(lián)調姿機構動平臺的目標位姿。通過對并聯(lián)調姿機構軌跡規(guī)劃邊界條件和約束限制的分析,設定了總調姿時間最小、總能耗最小、支鏈伸縮急動度最大絕對值最小等三個優(yōu)化性能目標,并采用五次B樣條曲線構造了工作空間軌跡,同時利用人工免疫算法求解出了多目標優(yōu)化軌跡,獲得了pareto解集,最后利用平均最優(yōu)解進行了軌跡性能分析。利用Simulink和Sim Mechanics構建了并聯(lián)調姿機構軌跡跟隨控制仿真模型,并設計開發(fā)了集位姿擬合解算、軌跡規(guī)劃與軌跡跟隨控制仿真于一體的艙段自動對接技術仿真平臺,通過模擬實驗驗證了功能的有效性。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：V465
【部分圖文】：

（a）Tripod 機構 （b）Hexapod 機構圖 1.2 兩種飛機部件自動對接裝配機構波音和空客等大型航空制造公司主要采用大尺寸數(shù)字化測量設備和數(shù)控定位器的柔性工裝系統(tǒng)來完成大部件的定位和自動對接任務[5-8]，其通過測量設備獲得部件空間位姿，然后編制程序控制各數(shù)控定位器的運動，從而實現(xiàn)對不同外形大部件的定位與對接裝配目標。其系統(tǒng)原理圖如圖 1.3 所示，實際應用如圖 1.4 所示。圖 1.3 飛機部件自動對接系統(tǒng)原理圖 圖 1.4 波音 787 大部件自動對接系統(tǒng)在國防領域：美國波音公司配備的航天器數(shù)字化自動對接系統(tǒng)如圖 1.5 所示，其

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文（a）Tripod 機構 （b）Hexapod 機構圖 1.2 兩種飛機部件自動對接裝配機構波音和空客等大型航空制造公司主要采用大尺寸數(shù)字化測量設備和數(shù)控定位器的柔性工裝系統(tǒng)來完成大部件的定位和自動對接任務[5-8]，其通過測量設備獲得部件空間位姿，然后編制程序控制各數(shù)控定位器的運動，從而實現(xiàn)對不同外形大部件的定位與對接裝配目標。其系統(tǒng)原理圖如圖 1.3 所示，實際應用如圖 1.4 所示。

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文（a）Tripod 機構 （b）Hexapod 機構圖 1.2 兩種飛機部件自動對接裝配機構波音和空客等大型航空制造公司主要采用大尺寸數(shù)字化測量設備和數(shù)控定位器的柔性工裝系統(tǒng)來完成大部件的定位和自動對接任務[5-8]，其通過測量設備獲得部件空間位姿，然后編制程序控制各數(shù)控定位器的運動，從而實現(xiàn)對不同外形大部件的定位與對接裝配目標。其系統(tǒng)原理圖如圖 1.3 所示，實際應用如圖 1.4 所示。
【參考文獻】

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本文編號：2890514