高等教育出版社学术著作推荐

2023-07-25

机械设计与研究 2023年2期

关键词：宇航星球重力

书名:星球车及空间机械臂

作者:高海波刘振著

出版时间:2020年1月

定价:129.00元

◆ 针对星球车、空间机械臂等大型复杂宇航空间机构的地面运动性能测试问题

◆ 提出了基于重力-悬吊力等效转换的宇航空间机构微低重力模拟方法

◆ 实现了玉兔月球车、天问一号火星车、大型空间机械臂等宇航空间机构大范围、长时间、高精度的地面运动测试

◆ 为型号任务的顺利实施提供了不可或缺的技术支撑

● 内容简介

准确模拟宇航空间机构在微低重力场中的运动性能是国际航天领域公认的地面试验瓶颈问题,微低重力模拟成为避免航天器过载受损、确保地面试验结果有效的必要条件。本书结合我国载人航天与探月工程等国家科技重大专项的需求,主要以星球车、空间机械臂等典型复杂宇航空间机构为对象,开展宇航空间机构微低重力模拟的理论与工程应用研究,提出了基于重力场-悬吊力等效转换的多自由度宇航空间机构微低重力模拟方法,发明了具有三转动自由度被动自适应功能的悬吊力等效施加机构和悬吊点三平动自由度的高精度力位混合跟踪控制技术,研制出星球车、机械臂等复杂宇航空间机构的悬吊式微低重力模拟系统。为我国“首次火星探测任务”的火星车、“空间站核心舱”大型机械臂等型号产品的地面运动性能模拟测试提供了不可或缺的技术支撑。

本书主要读者为科研院所、高等学校从事宇航空间机构微低重力模拟研究的工程设计人员、教师和研究生。

● 院士荐语

航天技术推动了人类文明的进程,航天技术的发展主要体现在航天器的功能和性能方面,而宇航空间机构是航天器机械系统的支柱,其技术水平决定了航天器的功能和性能指标。宇航空间机构在发射前大都要进行各种功能和性能的地面实验,微低重力模拟是避免航天器过载受损、确保实验结果有效的必要条件。星球车、机械臂等典型宇航空间机构运动范围大、拓扑结构多样、动力学行为复杂,其微低重力模拟是国际航天领域公认的技术瓶颈难题。

传统的微低重力模拟方法有抛物线飞行法、落塔法、气浮法、水浮法、去除质量法和传统悬吊法。但这些方法存在模拟时间短、模拟空间小、控制系统精度低等问题,无法满足星球车或空间机械臂的长时间、大范围、高精度运动性能测试等实验要求。

哈尔滨工业大学高海波教授团队在国内率先开展了宇航空间机构地面运动性能测试的微低重力模拟技术研究,围绕微低重力模拟中的“重力场-悬吊力”等效转换方法、实验对象六自由度跟踪、悬吊式微低重力模拟系统集成等技术难题开展攻关,建立了完整的悬吊式微低重力模拟技术体系。团队面向载人航天与探月工程、深空探测等国家科技重大专项任务需求,研制出中国“首次火星探测任务”的火星车、“空间站核心舱”大型机械臂、“试验七号卫星”机械臂等重大航天型号产品的悬吊式微低重力模拟系统,在国际上首次实现了火星车整车和七自由度大型机械臂的大范围、长时间、高精度、三维空间的地面运动模拟测试。

本书的各章节均出自高海波教授团队多年的研究成果,论述了星球车、机械臂等复杂宇航空间机构地面运动性能测试的微低重力模拟的一些核心与共性关键技术,为国家科技重大专项的顺利实施提供了重要的技术支撑。

本书的出版有助于推动航天领域科技工作者的学术交流,鼓励更多的青年学者开展前沿性、基础性技术研究,勇攀航天领域的学术高峰。