胡玉茜 刘宾 吴志红 周永辉 张思博

(北京空间飞行器总体设计部,北京 100094)

随着空间技术的飞速发展,特别是空间站、地外星体基地建设等项目的诞生和应用,空间大型机械臂作为空间飞行器在轨服务、支持的一项关键技术,已越来越多地应用于空间设施建设中。多信息感知融合技术的发展,以及智能化技术的应用,对具有运动特性及自主管理功能的空间大型机械臂的测试,也提出了越来越高的要求[1-3]。

机械臂执行的在轨任务,需要在地面完成测试与验证。但是,由于受到地面重力的影响,对于空间大型机械臂,无法在单一地面工况模拟空间零重力环境,完成所有构型下的全过程在轨任务测试与验证[4]。目前,已经在轨使用的国外空间大型机械臂(长度在10 m 以上),由于各种条件限制,主要以仿真(包括数学仿真和半物理仿真)为手段,开展任务级的测试验证;而基于实物的测试验证则主要依靠部件级的验证和有限自由度的物理试验开展。日本臂采用了气浮台上的物理臂测试,也只着重验证了3自由度;欧洲机械臂(ERA)采用2维悬挂只是逐一进行单关节运动,均存在一定的局限性[5-9]。针对十几米长的大型机械臂,带有大负载的在轨工况(负载质量大于20 t),更难以真实模拟机械臂承受的动态大负载载荷[10-12]。如何解决以上难题,对空间大型机械臂地面测试与验证技术提出了更高的要求[13-15]。本文对空间大型机械臂测试验证进行分析,充分结合半物理仿真测试、桌面软连接测试、2维气浮台测试和3维悬挂台测试4种方式,进行了空间大型机械臂综合测试方案的设计与研究。……