摘要：针对滚珠直线导轨用于空间机构时的空间环境适应性问题,提出了空间机构用导轨设计方案,经导轨地面试验和产品在轨试验验证,该设计方案可以满足在轨使用要求,实现了导轨在真空、高低温等空间复杂环境下的长寿命应用.以空间站机械臂末端执行器用滚珠直线导轨研制为例,开展了导轨设计,并进行了导轨试验验证,确定了导轨采用滚珠溅射沉积MoS_(2)复合薄膜的固体润滑方案,间隙为0.04~0.05 mm,满足末端执行器在轨工作2000次以上的使用寿命要求.通过末端导轨试验可知,固体润滑的导轨载荷能力和使用寿命均显著下降,在空间机构用导轨研制过程中,须进行专项寿命试验,以验证导轨能否满足在轨使用要求.

摘要：空间小碎片的抓捕任务需要空间机器人在没有合作信息的情况下对目标进行抓捕,连续型机器人本体可在缺少抓捕对象精确测量信息的条件下,直接利用大容差实现高可靠抱捕任务。文章针对连续型机器人在空间小碎片抓捕领域的应用需求,对连续型机器人的驱动方式,以及绳驱动连续型机器人的主干、关节进行详细的调研和对比分析,在此基础上提出绳驱动连续型机器人结构设计需关注的关键问题,最后针对应用于空间抱捕任务的连续型机器人结构技术的未来发展进行展望。

摘要：在充分调研国际空间站机械臂人机系统设计的基础上,结合中国空间站机械臂人机协同作业需求,建立了空间站机械臂“管理-设计-验证”全周期人机设计体系,通过人机项目规划、人机功能分配等管理要素,针对性地开展了空间机械臂人机系统详细设计,最后,从仿真分析、地面验证、在轨验证三大方面对人机系统进行了全要素全流程的验证,结果表明空间站机械臂人机系统设计合理,可应用于后续航天员出舱活动,保障航天员出舱活动安全、高效。研究结果将为空间机械臂人机系统设计与验证提供体系借鉴和工程指导。

摘要：针对载人月面移动系统在月球表面直接着陆缓冲并完成大范围移动任务的需求,设计了一种由可调姿态双横臂式金属弹簧悬架系统组成的着陆行进一体化移动系统,核心部件悬架单元由双横臂悬架构型和变阻尼摩擦式减振器组成,并由调姿组件实现悬架的构型变化和阻尼参数调整,在满足大范围平顺性移动要求的同时,能够适应大冲击着陆缓冲。根据双质量振动原理,构建了悬架参数分析模型和行驶平顺性动力学仿真模型,并开展了着陆行进仿真分析和样机着陆缓冲试验。分析和试验结果表明:载人月面移动系统设计可满足月面大冲击着陆缓冲和行驶平顺性的要求。

摘要：维修对空间站机械臂寿命延长意义重大。针对空间站机械臂末端执行器的维修问题,调研了国际空间站已完成的在轨维护维修任务,提出了一种空间站机械臂末端执行器维修系统方案,采用四方协同作业的方式,分3次出舱在特定的维修区域开展机械臂末端执行器的系统性维修,提出了末端执行器故障处置方案、维修策略、维修工具、维修流程和验证方法,搭建了一套虚拟维修仿真平台,针对末端执行器典型的操作动作进行了维修仿真验证,同时在地面搭建模拟维修场景对机械臂末端执行器维修进行了试验验证。结果表明机械臂末端执行器维修的可操作性、可达性、可视性、安全性均满足要求。可以为后续空间站机械臂维修工作提供设计指导。

摘要：为实现高效率大范围的月面探索,载人月球车必须要能够克服月表低重力特性及非结构化月面环境带来的诸多不利影响。为此,提出了一种采用分层架构的载人月球车稳定操控策略,可完成整车全轮力矩矢量分配控制,实现车辆在行驶过程中的驱动防滑及稳定转向目标;同时,策略融合了差动制动防侧翻控制方法与车轮腾空检测报警方法,有效提升了载人月球车在高速行驶过程中的操控稳定性及主被动安全性能。基于MATLAB/Simulink环境完成了不同附着条件下移动操控策略的仿真分析,同时基于原理样机进行了实车验证。仿真及试验结果表明,所提出的移动操控策略合理有效,控制结果良好,适用于具有分布式驱动转向特点的轮式星球车辆,工程应用价值较高。

摘要：为解决探测器在弱引力、特性未知小天体表面的附着取样难题,提出一种融合着陆缓冲、附着固定、取样、放样等核心功能为一体的附着取样一体化机器人设计方案。基于腿臂复用,提出多臂协作主动自适应式着陆缓冲方案;利用超声波钻钻压力小、硬质岩石表面钻进效率高的特点,提出针对岩石类小天体的超声波钻式附着固定方案;针对星表特性不确定,取样适应性要求高的需求,提出砂轮磨削、毛刷清扫的双模式取样方案。采用仿真方法对着陆缓冲性能、取样性能等进行分析;在原理样机研制基础上,开展附着取样全流程实验。结果表明,附着取样机器人可实现着陆缓冲、附着固定、取样、放样等功能,验证了该系统的核心功能。本研究旨在探索小天体附着取样方法,为小天体取样返回任务提供技术支持。

摘要：针对星球车锥齿轮式差速机构在高低温差大的星球表面工作时低温易卡滞难题,对锥齿轮式差速机构低温传动适应性进行设计,建立基于温度的传动回差估算数学模型,并对锥齿轮式差速机构传动回差与传动轴设计参数之间的数学关系进行研究。研制祝融号火星车差速机构工程样机,通过试验测试与理论分析对比的方法对传动回差估算数学模型的正确性进行验证。同时,对利用回差估算数学模型确定的差速机构回差低温传动适应性进行试验测试,结果表明:该差速机构低温传动平稳无卡滞,启动力矩与常温时接近,低温传动适应性良好。

摘要：空间机械臂在轨工作处于失重状态,各活动关节之间不能因地面装配造成附加力/力矩。为了使地面试验状态与在轨工作状态一致,提出了一种地面无应力装配系统,利用气足悬浮+悬吊的方式实现了产品的柔性装配;在装配过程中通过监视工装上的力传感器受力,结合产品位姿精测结果,按照力控制为主、位置控制为辅的原则进行产品位姿调整,完成了空间机械臂无应力装配。空间机械臂地面试验和在轨验证表明了此无应力装配方法的有效性。

摘要：空间站机械臂是我国首个自主研制的用于载人航天工程应用的空间机器人系统,在空间站系统中承担大型舱段转位与辅助对接、来访飞行器悬停捕获、支持航天员出舱EVA、舱外状态巡检及舱外载荷拆装维护等重要任务,它涉及机、电、热、光、控等多学科技术耦合,涉及多项未解决的关键技术。文章介绍了我国空间站机械臂系统总体技术方案,并阐述了空间站机械臂研制过程中涉及的多项关键技术发展以及该机械臂在轨性能评估情况。