多维大偏差刚性对接研究及机构设计

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1、第31卷第9期航空学报V01．31No．92010年9月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICASept．2010文章编号：1000一6893(2010)09—1872一08多维大偏差刚性对接研究及机构设计王巍，于文鹏，李雄峰，唐慧霖，李宗良(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191)ResearchandMechanismDesignofRigidDockingAppliedforMulti—dimensionPosition／OrientationOffsetWangWei，YuWenpeng，LiXiongfeng

2、，TangHuilin，LiZongliang(SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)擒要：针对野外崎岖地形、太空站舱内等复杂狭窄操作环境中的刚性对接问题，构造了一种刚性对接位姿偏差评估指数，建立了目前常见对接导引方式的几何约束模型，并采用偏差评估指数就对接导引方式的约柬效果进行了衡量和比较，提出逐级消除位姿偏差的基本对接方法。在此基础上设计了用于多维大偏差刚性对接的少自由度混联刚性对接

3、机构，就对接过程中各阶段位姿偏差的变化情况进行分析，并给出刚性对接机构的具体设计参数、最大对接位姿允差和与之相对应偏差评估指数。最后，搭建了JL一2多维大偏差刚性对接机构样机平台，并进行了相关实验，实验结果与理论计算值基本相符，证明该设计方案可有效满足多维大偏差情况下的刚性对接要求。关键词：对接；位姿偏差；混联机构；少自由度；导引方式中图分类号：V526文献标识码：AAbstract：Inthisarticle，rigiddockingtechnologiesappliedincomplexworkingconditions：suchasfieldruggedte

4、rrainoutdoors，narrowspacecapsule，arespeciallymentioned，andanewevaluationindexesofposition／ori—entationoffsetareintroduced．Thisarticlebuildsgeometricconstraintmodelsofcommonaligningmethodsap—pliednowadays，andmakesacomparisonamongallmethodsbytheevaluationindexes，asaresult，givesOUta“step

5、-by-step”dockingsolutioncorresponsively．Anewtypeofno-fulldegreeoffreedom(IX)F)hybridrigiddockingmechanism，whichcombinesseveralaligningmethodsmentionedinthisarticle，isdesignedtOelimi—natemulti—dimensionposition／orientationoffset．Thisarticleanalyzesthevariationofposition／orientationoff-

6、setduringthetransitionofdifferentdockingstages．Mechanismdesignparameters，maximumofallowablepo—sition／orientationoffsetsandcorrespondingevaluationindexesarealsocalculatedandexplained．Finally，thisarticledevelopesJL一2multi—dimensionposition／o“entationoffsetdockingmechanismplatformandmake

7、scor—respondingexperiments．Experimentresultsmeettheoreticalvaluesbasicallyandtestifythedockingsolutionandphysicaldesigncanworkeffectively．Keywords：docking；position／o“entationoffset；hybridmechanism；no-fullDOF；aligningmethod刚性对接可保证对接体具有确定位置关系，并能传递较大驱动力，其较为成熟的形式分为“杆一锥”式和“周边”式两类[1七]。“杆一锥”

8、式柔顺性较