基于虚拟原型的12-DOF航天模拟器运动仿真.pdf

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1、第11期组合机床与自动化加工技术No．112014年11月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueNov．2014文章编号：1001—2265(2014)11—0083—03DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2014．11．022基于虚拟原型的12一DOF航天模拟器运动仿真徐志刚，边真真，贺云，杨明毅，王昊’(1．中国科学院沈阳自动化研究所沈阳110179；2．中国科学院大学，北京100039)摘要：针对国家探月三期绕月轨道航天器对接与样品转移系统

2、地面性能试验的要求，研发了12一DOF航天模拟器气浮仿真试验台。针对运动学约束条件，提出了一种基于运动学约束的时间最优轨迹规划算法。利用SolidWorks+Labview搭建虚拟仿真平台，运用虚拟样机的柔性及样机工况环境的可重复利用性，反复试验，获得了试验台最优运动轨迹及模型最优设计参数。最后，将联合运动仿真程序部署到实际的硬件平台，实验结果表明，角度误差可控制在±0．004。以内，角速度误差小于±0．015。／s，满足实际工程要求。关键词：十二自由度气浮台；运动学约束；虚拟原型；轨迹规划；时间最优中图分类号：TH113；T

3、G659文献标识码：A12．DOFSpaceSimulator’SMotionSimulationBasedonVirtualPrototypeXUZhigang一，BIANZhen．zhen一，HEYun，YANGMing—yi，WANGHao，(1．ShenyangInstituteofAutomation，ChineseAcademyofSciences，Shenyang110179，China；2．Universi—tvofChineseAcademyofSciences，Beijing100039，China)Abs

4、tract：Aimedatthedemandofdockingandsampletransfersimulationplatformonthegroundservingthirdphaseofathree—stepmoonmotion，12一DOFSpaceSimulatorflotationsimulationplatformisdesigned．Anewtime—optimaltrajectoryplanningalgorithmisproposedbasedonkinematicconstrmnts．Thevirtual

5、Pro-totypeisconstructedinSolidWorksandLabview．Optimaltrajectoriesanddesignparametersareobtainedattheadvantageofflexibleandreusabilityofvirtualsimulationplatform．Lastly，Deployingjointsimulationprogramtoactualsimulationplatform．theresultsshowthatangleerrorcanbecontrol

6、ledwithin±0．004。andangularvelocityerrorislessthan±0．015。／s．whatmeetsactualengineeringrequirements．Keywords：12一D0Fflotationplatform；kinematicconstraints；virtualprototyping；trajectoryplanning；timeoptimal美国、前苏联、日本、欧空局等国家均已研制出各O引言种对接仿真试验台。我国有关单位研制了十自由度按照探月工程“绕、落、回”的总体规划

7、，我国将实全物理对接仿真试验台，它由两套气浮台组成，每个运现月球采样返回地球。月球轨道交会对接是月球采样动台都可以模拟追踪航天器或者目标航天器。但由于返回任务中的关键环节。目前，探月三期工程已全结构受限，该试验台只能模拟航天器五个自由度的运面开展，其核心是完成无人月球表面采样，并在月球轨动，无法真实模拟铅锤方向的对接作用力对对接机构道实现交会对接，最终将样品带回地球。三期工程现的影响。面临“取样、上升、对接、高速载入地球”等四大难题，根据探月三期工程的设计要求，首先，开发并研制其中交会对接技术是三期计划中必须首先解决的关键了1

8、2一DOF航天模拟器气浮仿真平台，可实现空间航课题。该空间交会对接是由分别装在绕月轨道飞天器十二自由度微重力运动状态模拟的全物理仿真；行器和月表上升器上的对接机构实现的El-3]。上升器其次，结合机器人轨迹规划算法，提出了一种基于运动与轨道器的成功对接依赖于对接机构的可靠工作