一種新的非完整欠驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的合成方法

上海大學的研究人員開發(fā)了一種新的方法來實現(xiàn)非完整欠驅(qū)動并聯(lián)機制的類型合成。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，并提供通信或GPS系統(tǒng)等服務。“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航天器進行維修，組裝，加油和升級。

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

在物理學和數(shù)學中，非完整系統(tǒng)是一個系統(tǒng)，其狀態(tài)取決于實現(xiàn)它的路徑。在機器人技術(shù)中，非完整系統(tǒng)在移動機器人的運動規(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)動的非完整并聯(lián)機制是并行空間機器人的一個新方向，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。

并行機制開發(fā)中的一個關(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)或運動模式的移動平臺的運動的所有可能類型的并行機制。并行機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動模式的方法。

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

在他們的研究中，研究人員提出了一種新的滾球接觸方法，以及具有球形運動模式的平行欠驅(qū)動機制的非完整球形對的生成方法。他們開發(fā)的非完整球形約束機制簡化了空間結(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器人的非完整欠驅(qū)動關(guān)節(jié)機制進行在軌維修操作的例子，展示了他們的方法如何應用于現(xiàn)實生活中。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器人，并降低能耗。