基于机械手技术的航天服手套寿命试验系统

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1、学校代码：密级：公开硕士学位论文基于机械手技术的航天服手套寿命试验系统作者姓名胡昊辰学科专业机械电子工程指导教师周明连副教授培养院系机械与电子控制工程学院二零一五年三月Jf、交乂孳硕士学位论文基于机械手技术的航天服手套寿命试验系统作者：胡昊辰导师：周明连北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国

2、家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名签字日期：多》■年月丨了日签字日期：丁年月日学校代码密级：公开北京交通大学硕士学位论文基于机械手技术的航天服手套寿命试验系统作者姓名：胡昊辰学号：导师姓名：周明连职称：副教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：机械电子工程研宄方向：流体传动与控制北京交通大学年月致谢两年半的研宄生生活一晃而过，回首走过的岁月，心中倍感充实，至此论文完成之

3、时，我要感谢在这两年中给予我指导与帮助的各位老师与同学。首先诚挚地感谢我的导师周明连副教授，周老师悉心的教导使我得以深入认识学习了机械电子工程的专业技能与知识，不时的讨论并指点我正确的方向，使我在这些年中获益匪浅。周老师严谨的治学之道、宽厚仁慈的胸怀、积极乐观的生活态度，为我树立了一生学习的典范，他的教诲与鞭策将激励我在今后的科研道路上励精图治、开拓创新。在实验室学习及论文撰写期间，实验室的学长郑博、邓磊、梁彤芬以及同门侯文国、石文、吴贞桢和李洁都对我的研宄工作给予了热情的帮助，在此我要向他们表达我的感激之

4、情。摘要摘要随着我国太空计划的深入，舱外活动将更加频繁。然而高真空、极端温度和强辐射等严苛的太空环境对航天员的生命安全造成了极大的威胁，一旦舱外航天服破损，后果不堪设想。由于舱外操作手部运动最多，手套是航天服最易磨损的部分，所以，通过对舱外航天服手套进行寿命试验，掌握其使用寿命数据，对于航天服的设计与使用都具有重要的应用意义。采用人工方法对舱外航天服手套进行寿命试验效率低，试验参数不易获得。研制基于灵巧机械手的舱外航天服手套寿命试验系统代替人手进行快速抓握，同时气压传感器对手套内部气压实时监测，可以快速准确

5、的进行手套寿命试验。灵巧机械手能否模拟人手运动轨迹进行抓握运动是航天服手套寿命试验系统的关键。同时由于航天服手套内部空间狭小，织物分层较多，灵巧机械手在尺寸上也必须与人手相当，也对设备的研制提出了更高的要求。论文运用转换矩阵对灵巧机械手手指进行了运动学分析，并应用完成了运动轨迹仿真。联合和对灵巧机械手的食指进行了动力学仿真。通过仿真分析了机械手的驱动及传动技术的特点，为舱外航天服手套寿命试验系统的驱动方案提供了理论依据。在理论研宄和仿真的基础上，研制了灵巧机械手并进行了试验；研制了气缸外驱动的舱外航天服手套

6、寿命试验装置，实现了航天服手套手指的抓握运动和手腕的摆动运动。研制了被动式内置手改进了手指的运动质量。用压力传感器、气动控制阀以及板卡构建了手套寿命试验控制系统，采用软件编写了系统的测控程序。经过实际使用，证明舱外航天服手套寿命试验系统可以完成预期目标，表明了以被动灵巧机械手结合外部驱动的试验系统能够实现舱外航天服手套的寿命试验。论文的研宄结果对于舱外航天服材料耐用性以及航天服可靠性研究具有重要的应用价值。关键词：舱外航天服；手套；寿命试验；机械手；检测系统ABSTRACTABSTRACTWiththede

7、velopmentofChina'sspaceprograms,extravehicularactivity(EVA)isincreasinglyfrequent.However,thesafetyoftheastronautisalwaysthreatedbyharshspaceenvironmentsuchashighvacuum,extremetemperatureandradiation.IftheEVAspacesuitwaswornandleakair,itwouldbehazardtothel

8、ifeofastronaut.AshandmovementisthemostfrequentandimportantduringEVAoperation,EVAspacesuitglovesismorelikelytobeworn.Hence,totesttheservicelifeofEVAspacesuitgloveisveryimportantfordesignandapplicationofEVAspac