一種新的非完整欠驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的合成方法

上海大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種新的方法來實(shí)現(xiàn)非完整欠驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)制的類型合成。他們的方法在Acta Astronautica發(fā)表的一篇論文中提出，可以幫助開發(fā)用于在軌維修作業(yè)的太空機(jī)器人。

每年大約有100顆衛(wèi)星被發(fā)射到太空，以監(jiān)測地球上的活動(dòng)，并提供通信或GPS系統(tǒng)等服務(wù)。“在軌維修”一詞是指旨在維持軌道上的空間系統(tǒng)的各種操作，這些操作可能需要在部署后對(duì)航天器進(jìn)行維修，組裝，加油和升級(jí)。

將來，太空機(jī)器人可以幫助快速有效地完成在軌維修任務(wù)，而無需人工協(xié)助?；谔囟ǖ臋C(jī)械和物理原理，非完整并聯(lián)機(jī)器人是空間機(jī)器人中特別有前景的方法。

在物理學(xué)和數(shù)學(xué)中，非完整系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)，其狀態(tài)取決于實(shí)現(xiàn)它的路徑。在機(jī)器人技術(shù)中，非完整系統(tǒng)在移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和反饋線性化的背景下獲得了特別的相關(guān)性。

“欠驅(qū)動(dòng)的非完整并聯(lián)機(jī)制是并行空間機(jī)器人的一個(gè)新方向，體積小，重量輕，成本低，能耗低，靈活性高”，研究人員在他們的論文中寫道。

并行機(jī)制開發(fā)中的一個(gè)關(guān)鍵問題是類型合成，其涉及找到產(chǎn)生具有指定自由度(DOF)或運(yùn)動(dòng)模式的移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)的所有可能類型的并行機(jī)制。并行機(jī)制的類型合成的系統(tǒng)方法可以分為兩大類：具有指定數(shù)量的DOF的方法和具有指定運(yùn)動(dòng)模式的方法。

“現(xiàn)有的類型合成方法不能產(chǎn)生欠驅(qū)動(dòng)的非完整平行機(jī)制，并且在平行機(jī)制中引入了非完整球形對(duì)，”研究人員解釋說。“本文致力于類型合成具有球形運(yùn)動(dòng)模式的欠驅(qū)動(dòng)平行機(jī)構(gòu)，伴隨著在球形運(yùn)動(dòng)模式的平行機(jī)構(gòu)中生成非完整球形對(duì)。”

在他們的研究中，研究人員提出了一種新的滾球接觸方法，以及具有球形運(yùn)動(dòng)模式的平行欠驅(qū)動(dòng)機(jī)制的非完整球形對(duì)的生成方法。他們開發(fā)的非完整球形約束機(jī)制簡化了空間結(jié)構(gòu)，提高了球形非完整約束結(jié)構(gòu)的精度。

研究人員使用空間機(jī)器人的非完整欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)制進(jìn)行在軌維修操作的例子，展示了他們的方法如何應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生活中。將來，這種技術(shù)可用于開發(fā)重量更輕，靈活且更便宜的空間機(jī)器人，并降低能耗。