摘要：为了保证月基极紫外相机能够准确地对地指向,实现对地球周围等离子体层产生的30.4 nm辐射进行全方位、长期的观测研究,设计并研制了指向机构控制系统。首先介绍了指向机构控制系统的构成及工作原理;其次对系统的关键模块进行详细设计;然后提出了一种基于霍尔传感器定位的控制算法;最后对系统的误差源进行详细分析。误差计算和月球表面工作的结果表明:基于霍尔传感器定位的控制算法正确、有效,指向机构控制系统对地指向的控制误差≤0.1°,满足极紫外相机技术指标要求。

摘要：研究一类具有2个转动自由度的n-4R并联指向机构。这类机构具有3条以上的4R支链,在其运动过程中始终存在一个对称面,动、基平台以及各支链的上、下连杆所处平面关于此面对称。从其几何对称特性出发,通过用方位/倾角参数描述机构的姿态(指向),推导出这类机构简洁、统一的运动学模型。在此基础上,分别讨论该类机构伴随运动、工作空间与奇异位形,总结几何结构参数对运动性能的影响。通过一阶运动影响系数在工作空间中的分布研究机构的各向同性,据此对驱动支链的分布进行优化。所得结论可用于指导这一类并联指向机构的设计。

摘要：为了提高空间指向机构磨损寿命的预测精度,克服传统静态磨损寿命预测的缺陷,计及间隙、摩擦磨损耦合因素,以实现机构关节动态磨损的精确预测,并对综合考虑间隙、摩擦磨损等因素的空间二维指向机构动力学问题和磨损问题进行了研究。采用牛顿-欧拉法,将间隙变量嵌入动力学模型,构建含间隙二维指向机构的动力学模型。基于Archards磨损模型,找到运动副接触面不同位置处的磨损深度,重构运动副表面形貌,并对磨损前后含间隙指向机构的动态特性进行分析,得到了关节处接触碰撞力和切向摩擦力的变化规律;采用动态拟合变量法和离散处理法分别对含间隙运动副内部间隙与接触力间、运行时间与相对滑移速度间的对应关系进行拟合,并建立了动态磨损数学模型;进一步预测了二维指向机构在跟踪模式、调姿模式下的运行时间分别为12 591.92h、764.44h。研究工作为二维指向机构的本体设计、制造与应用奠定基础。

摘要：以球面5R机构为原型,通过添加冗余驱动支链的方法,得到了一种新型高精度、高承载和大工作空间的冗余驱动并联二维指向机构。以消除机构内部奇异、增大机构工作空间为目标,针对具有特定驱动螺旋的冗余驱动支链进行综合;通过对比各分支,筛选出了一种结构简单、精度高、承载能力强的分支,构成了新型冗余驱动并联二维指向机构,并对该机构的位置反解、雅可比矩阵及其奇异性进行了分析;针对机构工作空间、灵巧性和承载力等性能,绘制了机构的性能图谱;基于机构性能的均值指标和方差指标对机构进行了尺寸参数的优化设计,得到了一种性能优异的冗余驱动并联二维指向机构并制作了样机,为跟踪指向领域提供了一种高品质的机构。

摘要：为了实现“海洋一号”C/D 卫星定标光谱仪的星上太阳定标,完成星下点±30°定标区域内高精度成像,文章采用直接驱动方式设计了一种高精度半角反射镜指向机构。为了避免间接驱动引入的误差,实现角秒级的定位精度,半角机构采用了固体润滑角接触球轴承支撑,高精度分体式直流力矩电机驱动,测角反馈元件为无刷双通道旋转变压器,指向定位控制采用了基于位置反馈的闭环控制。在仿真基础上研制了等比试验件,通过了振动、寿命和温度等试验测试,机构指向和定位精度分别优于 36″和 18″。仿真和试验结果表明,文章提出的基于直接驱动方式的设计方法能够满足在轨指向高精度的要求,可为后续空间高精度半角机构以及类似的指向定位机构研制提供参考。

摘要：机械臂的正运动学以及逆运动学一直是机械臂研究领域的基础以及关键性问题,这里针对于一种带指向机构的二自由度机械臂,提出了一种基于几何法的运动学分析,根据机械臂的结构特点和运动约束,对机械臂的运动学进行分析,建立了该类型机械臂的运动学模型,通过几何方法得到了以关节角度为变量的运动学模型,并在理论推导的基础上编写该机械臂的分析界面,仿真验证了正运动学模型以及运动学逆解的正确性,运动学逆解可以用于机械臂指向机构的精确定位以及轨迹规划。

摘要：在卫星与地面站的可见弧段时间内,为实际控制指向机构进行对地数据传输提供参考条件,包括为指向机构对地通信时提供指向的角度、速度、加速度以及通信时间段。使用STK仿真软件,根据太阳同步轨道卫星的姿态场景数据实现指向机构跟踪地面站的理论仿真。采用MATLAB详细分析了指向机构与地面站建立通信时的角度、速度、加速度及时间段。仿真结果表明,该仿真系统设计合理,基于STK的场景建模具有通用性和可扩展性,具有一定的推广使用价值。

摘要：高分五号卫星数传天线指向机构系统由指向机构及其驱动控制器组成,是实现通讯卫星与地面站收发数据的关键部件之一。为了实现数传天线在轨使用要求,指向机构采用步进电机、谐波齿轮传动及旋转变压器集成+二维机构的设计方案;驱动器采用基于“CPU+FPGA+LMD18200”高可靠电路的驱动;温控系统采用“CPU+VMOS”电路的主动温控,引入前馈控制和基于开方的PID控制方法。经地面和在轨飞行结果表明:本设计方案合理,动态精度高,指向机构平稳,控温效果良好,功能性能稳定。

摘要：为了建立更加准确的接触碰撞力模型,提高空间指向机构指向精度和稳定性;提出了一种考虑摩擦因素的改进的非线性法向接触刚度模型,基于修正的L-N模型,建立了更加准确的新的接触碰撞力模型,与已有模型进行了对比分析,并对新的接触碰撞力模型的准确性进行了试验验证;采用牛顿-欧拉法、"接触-分离"两状态模型、修正的Coulomb模型及新的法向接触碰撞力刚度模型,以空间指向机构为研究对象,建立了其动力学方程,研究了不同工况环境对空间指向机构动态特性的影响。研究结果表明:考虑摩擦因素的新的接触碰撞力模型能够更加精确地描述关节铰的接触碰撞效应,并且新模型的适用范围更加广泛;间隙导致空间指向机构动态性能出现明显的振荡,并随着间隙的增大,振荡加剧;关节铰结合面处的表面粗糙度越小,初始碰撞力越大;转速越大对机构产生的冲击力越大,机构的振动频率越高,机构的运行越不稳定。研究结果丰富了接触碰撞力建模方法,为高精度指向机构的设计与应用提供理论依据。

摘要：概述了我国空间机构技术的发展历程,结合当前我国航天技术的发展需求,对后继轻质大型展开机构、高精度指向机构、智能操作机构三个发展方向的研究概况进行了分析。在此基础上,根据空间机构的复杂度和其在航天器系统中的地位变化,总结出我国空间机构单机-分系统-机械系统(平台)的发展趋势,归纳出了目前空间机构发展中"结构-机构一体化分析"、"材料-机构一体化设计"、"控制-机构一体化设计"的技术特点,提出了加强柔性机构动力学技术、大变形材料制备及应用技术、微驱动技术的研究,以配合新型空间机构技术发展的建议。