机械工程学报

作者：韩博, 杨名, 骆明炎, 李明洋, 姚建涛, 赵永生

单位：1. 燕山大学机械工程学院 秦皇岛 066004;2. 河北省并联机器人与机电系统实验室 秦皇岛 066004

关键词：机械手,空间捕获,变胞机构,可展开机构,单驱动；

基金：国家自然科学基金(52105035,62203094,52075467)、河北省中央引导地方科技发展资金(236Z1801G)、河北省高等学校青年拔尖人才(BJK2024042)、河北省自然科学基金(E2021203109,F2023501021)、河北省在读研究生创新能力培养(CXZZBS2024053)资助项目。

为改善空间非合作目标捕获任务中抓取机构体积过大、驱动复杂等问题，提出了一种单驱动空间可展开桁架式捕获机械手。基于剪叉机构与变胞原理对可展开基本单元进行了结构设计，并通过同步铰链对可展开单元进行连接，实现单分支桁架上各可展开单元的同步驱动。利用单元中的变胞关节可实现在特定位置使转动副轴线发生变化的特性，使机械手的展开运动转化为平台的翻转运动，完成机械手的捕获动作；在考虑关节摩擦的基础上，利用拉格朗日方程建立了基本可展开单元的动力学模型，通过矢量运算得到各连杆的位置、速度、加速度，同时得到驱动力与等效力矩之间的关系；将单分支机械手桁架等效为一个4R机构，进一步利用牛顿-欧拉递推方法对机械手桁架组合进行了动力学建模，并通过软件仿真验证了模型正确性。所提出的空间捕获机械手具有可展开、可变胞、驱动数量少等优点，可为相关技术领域的研究提供理论指导与借鉴。

来源：2025年第1期

《机械工程学报》期刊编辑部

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