基于学习的空间机器人在轨服务操作技术

发展具备全自主操作能力的在轨服务航天器是未来航天领域的重要方向,而赋予航天器自主学习能力是实现自主化操作的重要手段.本文首先对近年来国外在轨服务操作的重要研究计划和关键技术进行了分析,并系统论述了基于学习的机器人操作技术的主要理论和方法.然后,结合未来在轨服务的需求,对我们在此领域的初步研究成果“基于学习的在轨燃料补加控制系统”进行了介绍.最后,结合航天领域的特点,分析了基于学习的空间机器人在轨服务技术所面临的挑战和未来的发展方向.     

对卫星柔性对接补加一体化机构建模与设计

阐述了一种弱撞击交会条件的对接补加一体化机构.在机构设计上采用柔性杆实现软连接,刚性周边杆实现纠偏和刚性锁紧,阻尼装置吸收对接碰撞能量,并采用可浮动的气/液耦合和电气接口进一步实现高精度的气/液/电路连接.采用拉格朗日分析力学建立飞行器多体动力学模型,利用模态叠加法对碰撞过程柔性部件的变形进行描述,从而建立飞行器柔性对接动力学模型.多工况动力学仿真试验表面所设计的对接补加一体化机构可在0.25 m/s弱撞击速度范围,20 mm横向对接容差以及±5°角度容差范围内实现可靠对接.对接补加一体化装置完成样机研制,并在直线运动平台上完成对接性能和电路连接的多次试验,在专用补加系统上完成接口密封性和模拟推进剂传输试验.     

膜盒贮箱推进剂补加过程的建模与仿真

推进剂在轨补加是确保空间站长期工作的重要条件。为了使补加工作顺利实施,需要对推进剂补加过程进行专门的研究。航天器常用推进剂如一甲基肼、四氧化二氮等有剧毒,地面模拟补加试验常采用无毒的模拟工质。但由于两种物质的物性参数存在差异,导致模拟的补加过程和效果与实际情况有差异。文章参考国外空间站补加系统构成形式和补加过程,建立膜盒贮箱推进剂补加过程的数学模型,通过将仿真结果与地面试验数据对比验证了数学模型的准确性。进一步对两种推进剂的补加过程进行仿真分析,并与纯净水补加数据对比。结果表明:液体工质的体积流率与密度存在反比关系,即一甲基肼的补加速率高于纯净水,四氧化二氮的补加速率则低于纯净水。     

一种在轨补加用浮动断接器设计

对国外的在轨补加用浮动断接器的研究进展进行了总结,在此基础上,提出了一种在轨补加用浮动断接器的设计方案。通过对浮动断接器方案的选择和初步设计,确定了其工作方式、关键技术及解决途径,并进行了初步的原理验证和性能检测。结果表明,浮动断接器原理可行,方案合理,通过进一步的结构优化,可应用于在轨补加。     

俄罗斯空间站推进剂补加程序分析

补加程序是推进剂补加系统的关键技术之一,而目前也仅有俄罗斯有成功应用的经验.根据目前获取的资料,经过计算、仿真和论证,对俄罗斯空间站的补加系统进行了研究,分析了ATV对空间站进行推进剂补加的程序,初步得到了俄罗斯空间站推进剂补加的特点,可作为目前我国空间站方案论证期间补加程序的参考.     

美空间站上燃料补加技术试验明年初启动

7月8日升空执行美国航天飞机最后一次飞行任务的亚特兰蒂斯号航天飞机把一颗模拟卫星和相关机器人维护工具送到了国际空间站上．用于验证在轨卫星燃料补加和修理能力。但称为“机器人燃料补加”（RRM）的这项任务要等到2012年1月才能启动技术验证工作．即相关设备运抵空间站约6个月之后。     

卫星在轨推进剂补加量测量方法精度研究

卫星在轨推进剂补加量的精确测量技术是在轨补加任务的关键技术之一。本文结合型号攻关结果，提出2种在轨推进剂补加量测量方法数学模型，分别是压力-体积-温度(PVT)法和超声波流量计法。首先，PVT法是一种通过补加前后受体卫星贮箱剩余量反算补加量的间接测量方法，而超声波流量计法是利用超声波顺逆流相位差进行测量的直接测量方法;其次，在推进剂补加量测量模型的基础上，进一步通过取变分的手段提出2种模型的精度分析解析模型，解析的精度分析模型不仅可用于定性分析影响测量精度的因素，还可量化评价各个因素对测量精度的影响;最后，利用现有在研单机的精度水平及精度分析解析模型分析了2种方法的测量精度，验证了方法的有效性。