肖燕妮１ꎬ丁永锋１ꎬ张玉良１ꎬ李㊀龙２ꎬ侯绪研３
(１.北京卫星制造厂有限公司ꎬ北京１０００９４ꎻ２.上海大学ꎬ上海２０１９００ꎻ
３.哈尔滨工业大学ꎬ哈尔滨１５００００)
摘要：针对空间非合作目标追踪附着任务的隐蔽性㊁无统一接口和低冲击着陆等特点ꎬ提出了一种基于粘附机理的微小型空间爬壁机器人的方案ꎮ考虑空间环境特性㊁附着目标表面特征等因素ꎬ确定了仿昆虫多足弹性多腿结合仿壁虎脚底刚毛干性粘合剂的总体构型ꎬ完成了足底刚毛结构微阵列参数的设计与刻蚀ꎬ设计了缓冲吸能部件ꎬ规划了步行和翻转的两种步态ꎮ原理样机验证表明方案可行ꎬ可为后续在轨非合作接近任务中微小型机器人的行为规划提供理论支持ꎮ关键词：非合作航天器ꎻ爬壁机器人ꎻ粘附ꎻ足式 中图分类号:ＴＰ２４９㊀文献标识码:Ａ㊀文章编号:１６７４￣５８２５(２０１９)０２￣０２１８￣０５
ＳｃｈｅｍｅｏｆＳｐａｃｅＷａｌｌＣｌｉｍｂｉｎｇＲｏｂｏｔｆｏｒＮｏｎ￣ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅＳｐａｃｅｃｒａｆｔ
ＸＩＡＯＹａｎｎｉ１ꎬＤＩＮＧＹｏｎｇｆｅｎｇ１ꎬＺＨＡＮＧＹｕｌｉａｎｇ１ꎬＬＩＬｏｎｇ２ꎬＨＯＵＸｕｙａｎ３
(１.ＢｅｉｊｉｎｇＳｐａｃｅｃｒａｆｔｓＣｏ.ꎬＬｔｄꎬＢｅｊｉｎｇ１０００９４ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈａｎｇｈａｉ２０１９００ꎬＣｈｉｎａꎻ
３.ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＨａｒｂｉｎ１５００００ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｍｉｓｓｉｏｎｃｏｎｃｅａｌｍｅｎｔꎬｎｏｕｎｉｆｉｅｄｉｎｔｅｒｆａｃｅａｎｄｌｏｗｉｍｐａｃｔｌａｎｄｉｎｇꎬａｓｃｈｅｍｅｏｆｍｉｎｉａｔｕｒｅｓｐａｃｅｗａｌｌ￣ｃｌｉｍｂｉｎｇｒｏｂｏｔｂａｓｅｄｏｎａｔｔａｃｈｍｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｗａｓｐｒｏ￣ｐｏｓｅｄ.Ｔｈｅｎｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓｐａｃｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｔａｒｇｅｔｓｕｒｆａｃｅꎬｔｈｅｆｅａｓｉｂｌｅｓｃｈｅｍｅｓｏｆｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｓｕｃｈａｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎꎬｂｕｆｆｅｒｉｎｇａｎｄｏｂｓｔａｃｌｅｓｕｒｍｏｕｎｔｉｎｇｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ.Ａｓｏｌｕｔｉｏｎｔｈａｔｃｏｕｌｄｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉ
ｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｉｓｔａｓｋｗａｓｆｏｒｍｅｄｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｉｍｉｔａｔｅｔｈｅｉｎｓｅｃｔｍｕｌｔｉ￣ｌｅｇｇｅｄｅｌａｓｔｉｃｉｔｙａｎｄｄｒｙａｄｈｅｓｉｖｅｉｍｉｔａｔｉｎｇｇｅｃｋｏｓｏｌｅｂｒｉｓｔｌｅｓｗｅｒｅａ￣ｄｏｐｔｅｄ.Ａｆｔｅｒｔｈａｔꎬｔｈｅｄｅｓｉｇｎｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ.Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｆｏｒｃｅａｎｄａｄｈｅｓｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｓｏｌｅｂｒｉｓｔｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｉｃｒｏａｒｒａｙｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｔｈｅｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｇｌｅｗａｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄ.Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎꎬｔｈｅｍｉｃｒｏａｒｒａｙｗａｓｅｔｃｈｅｄａｎｄｔｈｅｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｅｎｅｒｇｙａｂ￣ｓｏｒｐｔｉｏｎｂｕｆｆｅｒｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ.Ｔｈｅｇａｉｔｏｆｍｕｌｔｉ￣ｌｅｇｇｅｄｗａｌｋｉｎｇａｎｄｔｕｒｎｉｎｇｗｅｒｅｐｌａｎｎｅｄ.Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｖａｌｉｄａｔｉｏｎｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｃｈｅｍｅｗａｓｆｅａｓｉｂｌｅꎬｗｈｉｃｈｍａｙｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｔｈｅｂｅｈａｖｉｏｒｐｌａｎｎｉｎｇｏｆｍｉｃｒｏ￣ｒｏｂｏｔｓｉｎｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｎｏｎ￣ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅａｐｐｒｏａｃｈｍｉｓｓｉｏｎｓｏｎｏｒｂｉｔ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｎｏｎ￣ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｓｐａｃｅｃｒａｆｔꎻｗａｌｌｃｌｉｍｂｉｎｇｒｏｂｏｔꎻａｄｈｅｓｉｏｎꎻｆｏｏｔｔｙｐｅ
收稿日期:２０１８￣０７￣０２ꎻ修回日期:２０１９￣０３￣０８
第一作者：肖燕妮ꎬ女ꎬ博士ꎬ工程师ꎬ研究方向为空间连接分离机构㊁展开机构设计ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｘｉａｏｙａｎｎｉ０２０８＠１６３.ｃｏｍ
１㊀引言
针对未来对非合作航天器的接近㊁附着任务的需求ꎬ用于空间任务的可吸附㊁爬行的机器人越来越受到重视[１]ꎮ该类空间附着目标多为高价值地球同步轨道的通信㊁区域导航卫星或甚低轨道的军用侦察卫星ꎬ目前成熟的㊁用于合作目标的对交会对接技术在该类目标的接近㊁附着和操控领域的应用受限[２]ꎮ 针对此任务需求ꎬ国外已有多个机构开展了研究ꎮ２００５年美国卡耐基梅隆大学开发了刚性和柔性仿壁虎机器人ｗａａｌｂｏｔꎬ粘附力来源为表面未经加工的聚合物硅橡胶和聚二甲基硅氧烷(ＰＤＭＳ)ꎬ２０１０年又开发了改进型样机ＷａａｌｂｏｔＩＩꎬ两款机器人均可以在６５ʎ聚甲基丙烯酸甲酯板上向任意方向行走[３]ꎮ加拿大西蒙弗雷泽大学Ｃａ￣ｌｏＭｅｎｏｎ小组于２００８年开发了蜘蛛外形爬壁机器人Ａｂｂｉｇａｉｌｌｅ￣Ｉꎬ拥有６条对称分布腿ꎬ１８个微
第２５卷㊀第２期２０１９年㊀４月
㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀
载㊀人㊀航㊀天
ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔ
㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀
Ｖｏｌ.２５㊀Ｎｏ.２Ａｐｒ.２０１９
型电机驱动关节ꎬ具有１８个被动自由度和１８个
主动自由度ꎬ质量１３１ｇꎬ粘附力来源为以ＰＤＭＳ
为基底的微米级粘附阵列ꎬ能够进行５０ʎ斜面自
行预压紧与粘附行走[４]ꎮ２０１５年ꎬ美国ＮＡＳＡ喷气推进实验室研发了一种黏度可不随反复使用而
衰减的吸附工具 壁虎爪 ꎬ并在微重力环境下测
试了拥有壁虎爪的狐猴形爬壁机器人在空间站内
部检查㊁表面修复等任务中的应用[５]ꎮ
国内对非合作空间目标的接近㊁附着和操控的
研究起步较晚ꎬ目前主要是南京航空航天大学[６]㊁中科院[７]等机构提出过多种接近结构设计方案ꎮ本文针对空间非合作目标接近及附着的需求ꎬ基于粘附机理ꎬ提出一种微小型空间爬壁机器人方案ꎬ给出该机器人整体构型㊁吸附㊁缓冲和越障的方案ꎬ并通过机器人爬行仿真对方案进行验证ꎮ
２㊀微小型空间爬壁机器人方案
２ １㊀总体方案
对空间非合作目标的接近和附着机构在任务
初始ꎬ首先要完成隐蔽轨道接近[８]ꎮ针对不同轨道的空间目标ꎬ接近方案在设计中受到以下几个因素的限制[９]:
１)接近机构自身需要具备隐蔽性ꎬ使接近机构在接近过程中携带的能量有限ꎻ
２)航天器表面由于构型多样㊁材料属性不同等因素ꎬ无统一的交会对接接口ꎻ
３)可能开展的附着任务不同ꎬ附着航天器应尽量低冲击着陆ꎮ
针对上述因素ꎬ采用首先由母星平台搭载机
器人实施远距离轨道机动ꎬ并由其组合体实现与
目标的近距离绕飞或伴飞ꎬ然后实现附着机器人
的近距离定向发射(释放)ꎬ附着机器人实现与附
着目标的微弱碰撞及附着ꎬ母星平台飞离ꎬ通过远
距离伴飞实现附着机器人的遥操作及通信ꎮ因
此ꎬ其附着本体应具备小几何尺寸ꎬ并可以在航天
器表面低冲击着陆㊁吸附附着及完成复杂表面的
越障功能ꎮ其系统概念如图１所示ꎮ
２ ２㊀机构构型
为使微小型空间机器人实现在轨动作隐蔽㊁
期后事项
低冲击附着和复杂壁面的越障ꎬ整体机构构型如
图２所示ꎬ为多足构型ꎬ由末端执行机构㊁压电驱
动腿㊁仿生壁虎脚粘附足和机器人本体组成ꎮ
其中ꎬ
空间环境中足与壁面的粘附性能直接
图１㊀系统概念
Ｆｉｇ.１㊀Ｓｙｓｔｅｍ
上帝已死ｃｏｎｃｅｐｔ
图２㊀多足机器人构型
Ｆｉｇ.２㊀Ｍｕｌｔｉ￣ｌｅｇｇｅｄｒｏｂｏｔｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ
影响到机器人能否可靠粘连及机器人的运动状态ꎬ应实现足与接触面间的快速可靠粘附ꎻ腿部缓冲吸能结构减小了机构与星体壁面之间的冲击ꎬ应结合腿部构型设计ꎻ足部步态实现是通过足的交替与接触面
的粘附及关节驱动实现的ꎬ步态设计应具有较好的越障性能ꎮ本文的微小型空间爬壁机器人方案主要包括吸附㊁缓冲和越障ꎮ
２ ３㊀吸附方案
常用的吸附方式有负压吸附㊁正压吸附㊁电磁吸附㊁粘接剂吸附及干性粘接吸附ꎬ需要结合在轨环境特点对吸附方案进行选择ꎮ空间真空环境无法采用负压吸附和正压吸附ꎻ航天器表面材料多为铝合金㊁钛合金㊁碳纤维㊁热控材料㊁太阳翼电池片等ꎬ不具备导磁功能ꎬ磁场对元器件还容易产生不良影响ꎬ电磁吸附不具可行性ꎻ粘接剂吸附在空间使用时会在设备表面造成影响ꎬ如对光学设备造成影响ꎬ因而也不适合ꎮ
干性粘合剂实际是一种人造仿生壁虎脚ꎬ壁虎脚底刚毛的上端发出很多分叉的末梢ꎬ有的末梢弯曲形成短而密的卷须ꎬ有的末梢弯曲形成 勺 状膨大ꎮ这些多级的分叉和末梢的卷须或膨大有效地扩大了刚毛与表面的接触面ꎬ壁虎脚底刚毛粘附力大小与其形态构筑的完整性正相关ꎮ壁虎足的微观结构适合本项目所研究的航天器爬行机器人ꎮ
２ ４㊀缓冲方案
空间缓冲机构必须具备足够的能力保证空间吸附任务的顺利完成ꎮ针对微小型附着空间机器
９１２
第２期㊀㊀㊀㊀肖燕妮ꎬ等.面向空间非合作航天器的空间爬壁机器人方案
人ꎬ缓冲机构必须提高吸附可靠性ꎬ提高随形能力ꎬ为实现接触后可靠吸附ꎬ须限制关节回弹ꎻ采用模块化设计ꎬ以提高可维护性ꎬ同时降低设计难度和加工成本ꎮ
基于上述考虑ꎬ依据结构与功能仿生原理ꎬ机器人腿部设计为弹性多腿式构型ꎬ如图３所示ꎮ其中ꎬ关节１和关节２为转动副ꎬ关节中安装扭簧ꎬ用于将机构接触碰撞时的动能转化为弹性势能ꎮ关节３为球副ꎬ用于适应接触目标表面构型
ꎮ
图３㊀弹性多腿式构型原理
Ｆｉｇ.３㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｅｌａｓｔｉｃｍｕｌｔｉ￣ｌｅｇｃｏｎｆｉｇｕ￣
ｒａｔｉｏｎ
２ ５㊀越障步态方案
考虑到航天器表面可能存在的复杂构型ꎬ多
腿机器人在星体表面越障的过程中ꎬ必须完成蠕动和翻转两种步态ꎬ因此可以采用了５自由度对称结构ꎬ踝关节设计了２个正交的自由度ꎬ膝关节
１个自由度ꎬ与本体连接部分具有２个正交的自由度ꎬ步态主要有步行和翻转运动:
１)步行：如图４所示ꎬ机器人四只脚吸附ꎬ另外四只释放ꎬ抬起腿向前伸展ꎬ各关节旋转运动ꎬ直到足触觉传感器接触平面ꎬ等待四个足均接触并粘附后ꎬ抬起先前的四个足ꎬ向前迈步ꎮ通过步行运动可以实现机器人的爬行ꎬ转变方向以及从一个表面移动到另一个表面ꎮ
图４㊀步行运动
Ｆｉｇ.４㊀Ｗａｌｋｉｎｇｍｏｖｅｍｅｎｔ
２)翻转：如图５所示ꎬ机器人首先一侧的四个足平行放置并粘附ꎬ另外一侧四个足释放ꎬ以粘附侧的四足关节为轴整体翻转ꎬ接着再以另一侧足触觉传感器接触平面为准ꎬ然后重复前面的翻滚动作
ꎮ
图５㊀翻转运动
Ｆｉｇ.５㊀Ｒｏｌｌｉｎｇ￣ｏｖｅｒｍｏｖｅｍｅｎｔ
３㊀详细设计
３ １㊀腿部缓冲设计
在空间环境下ꎬ机器人与航天器存在相对运动ꎬ当两者接触时ꎬ撞击瞬间产生的能量可能导致机器人迅速弹开而无法附着ꎮ因此ꎬ需要在腿部设计吸能装置ꎬ起到缓冲作用ꎮ本文在关节处采用扭簧和单向旋转轴承相结合的设计ꎬ使得扭簧仅存在受力压缩吸能状态ꎬ而不会回弹ꎬ构型设计如图６所示
ꎮ
图６㊀缓冲腿部关节设计
Ｆｉｇ.６㊀Ｄｅｓｉｇｎｏｆｃｕｓｈｉｏｎｉｎｇｌｅｇｊｏｉｎｔ
轴承在安装中须限制轴承外圈的转动ꎬ使轴承仅可单向转动ꎬ结合扭簧ꎬ整个缓冲过程也是存储动能的过程ꎬ直至动能全部被消耗与储存才使整个吸附运动终止ꎬ轴承参数如表１所示ꎮ
表１㊀轴承基本参数
Ｔａｂｌｅ１㊀Ｂａｓｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｂｅａｒｉｎｇ
内径/ｍｍ
外径/ｍｍ厚度/ｍｍ
额定扭矩/Ｎ ｍｍ
８
２２
９
２５００
０
２２载人航天第２５卷西贝柳斯
３ ２㊀吸附设计
三民主义青年团壁虎在实际爬行中ꎬ利用刚毛与表面接触的粘附力完成粘附和脱附动作ꎬ刚毛与表面接触的粘附力是通过分子间的范德华力作用实现的[１０]ꎮ在轨的附着过程中ꎬ为达到星体上的高效粘附ꎬ粘附杆在相互间既不相互粘连ꎬ也不发生坍塌的前提下ꎬ应尽量增大粘附力ꎮ因此采用离散元仿真软件ＥＤＥＭ和微尺度下的经典接触理论ꎬ分析刚毛粘附与脱附的过程ꎮ
通过参数匹配确定机器人足㊁航天器表面的仿真参数以及两者间的相互作用特性参数ꎮ为使微阵列结构具有较为理想的粘附性能ꎬ采用３０ʎ倾斜微阵列的单个支杆模型ꎬ仿壁虎脚掌的刚毛结构ꎬ用离散元的方式对其建模ꎬ分析微阵列在粗糙表面间吸附与脱附的过程ꎮ
分析６ʒ１㊁８ʒ１㊁１０ʒ１和１２ʒ１四种长径比ꎬ６ˑ６和３ˑ３两种阵列密度下的脱附力ꎮ发现在低
长径比的情况下ꎬ随着阵列密度的增大ꎬ粘附效率也随之增大ꎮ在高长径比的情况下ꎬ随着阵列密度的增大ꎬ粘附效率随着降低ꎮ可见ꎬ在保证粘附杆相互间不粘连ꎬ不坍塌的前提下ꎬ提高阵列的密集度ꎬ有利于获得更大的粘附力(表２)ꎮ但对于高长径比的微阵列ꎬ密度的增大会造成微阵列在脱附过程中ꎬ支杆与支杆之间发生粘连ꎬ导致微阵列粘附效率的降低(表３)ꎮ
表２㊀微阵列各参数下的法向最大脱附力
Ｔａｂｌｅ２㊀Ｎｏｒｍａｌｍａｘｉｍｕｍｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｆｏｒｃｅｏｆｖａｒｉｏｕｓｍｉｃｒｏａｒｒａｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓ/Ｎ
直径/μｍ长度/μｍ
５tf2o
３０４０５０６０
阵列密度３ˑ３９ ０４ｅ－７１０ ６ｅ－７１０ ４ｅ－７８ ９２ｅ－７６ˑ６４ ３１ｅ－６４ ３５ｅ－６３ ２６ｅ－６３ １４ｅ－６表３㊀微阵列各参数下的粘附效率
Ｔａｂｌｅ３㊀Ａｄｈｅｓｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｖａｒｉｏｕｓｍｉｃｒｏａｒｒａｙｐａ￣ｒａｍｅｔｅｒｓ
直径/μｍ长度/μｍ
５
３０４０５０６０
阵列密度
３ˑ３５９ １％６９ ３％６８ ０％５８ ３％６ˑ６７０ ４％７１ １％５３ ３％５１ ３％针对脱附角度与粘附力关系ꎬ采用同样６ˑ６
阵列ꎬ仿真可得两者关系如图７所示ꎮ切向脱附力随着角度的增大而减小ꎬ法向力随着角度的增大而增大ꎻ切向力和法向力的变化率随着角度增加而降ꎮ脱附角小于２０ʎ时ꎬ切向粘附力下降的速率大于法向力上升的速率ꎬ是导致该点合力处于低点的原因ꎮ为保证微阵列的易脱附ꎬ脱附角度控制在２０ʎ~２５ʎ之间ꎬ可以使得在粘附足及脱附足交替运动中ꎬ除粘附足以外ꎬ剩余的足部在脱附过程中ꎬ以此减少脱附所需的最大脱附力
ꎮ
图７㊀脱附角度与粘附力的关系曲线
Ｆｉｇ.７㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｇｌｅａｎｄａｄ￣ｈｅｓｉｏｎｆｏｒｃｅ
结合上述分析ꎬ粘附杆材料选用单晶硅ꎬ长径比选为６ʒ１ꎬ直径选为８μｍꎬ采用高密度等离子体刻蚀机刻蚀可得样件如图８ꎬ样件设计粘着系数为０
９５ꎮ
图８㊀微阵列微观样貌
Ｆｉｇ.８㊀Ｍｉｃｒｏａｒｒａｙｍｉｃｒｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ
４㊀仿真验证
采用ＥＤＥＭ与ＡＤＡＭＳ耦合计算ꎬ在ＥＤＥＭ中主要对机器人足的粘附特性进行仿真ꎬＡＤＡＭＳ根据载荷信息等计算出部件位移㊁速度信息ꎬ循环交互传递数据ꎬ完成计算ꎮ对爬行机器人机体进行建模(图９)ꎬ长宽高分别为１８０ｍｍˑ１００ｍｍˑ７０ｍｍꎮ腿部三个连杆在工作时可以达到２００ｍｍˑ２００ｍｍˑ１００ｍｍꎮ由于机体尺寸较小ꎬ为了保证强度ꎬ杆件的材料选为铝合金ꎮ
ＡＤＡＭＳ中爬行机器人向前移动的过程中(图１０)ꎬ与航天器接触的四个机器人足所受到航
１２２
第２期㊀㊀㊀㊀肖燕妮ꎬ等.面向空间非合作航天器的空间爬壁机器人方案
图９㊀试验样机
Ｆｉｇ.９㊀Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅ
天器表面的切向粘附力进行提取ꎬ如表４所示ꎮ机器人足的切向粘附力可以为机器人提供向前的驱动力
ꎬ验证了机器人足的粘附功能ꎮ并且可以通过驱动胯关节实现机器人爬行速度为１０ ６ｍｍ/ｓꎬ验证了机器人腿的运动功能ꎮ
图１０㊀爬行过程
Ｆｉｇ.１０㊀Ｃｒａｗｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ
表４㊀接触足的最大切向粘附力
Ｔａｂｌｅ４㊀Ｍａｘｉｍｕｍｔａｎｇｅｎｔｉａｌａｄｈｅｓｉｏｎｆｏｒｃｅｏｆｃｏｎｔａｃｔｆｏｏｔ
机器人足左１左３右２右４
最大切向粘附力/Ｎ０ ９７０ ８５１ ０４０ ９８５㊀结论
１)针对空间非合作目标接近及附着任务能源有限㊁接口形式不统一及着陆中低冲击的特点ꎬ提出的基于粘附机理㊁弹性多腿构型的微小型空间爬行机器人的方案ꎬ无需统一对接接口ꎬ对空间目标适应性强ꎬ腿部关节吸能缓冲ꎬ可以满足任务需求ꎮ
２)针对空间任务的仿生机器人设计是多学科交叉的新型研究领域ꎬ本文仅针对该种机器人关键功能形成了初步的方案ꎬ完成计算设计工作ꎬ后续的研究中应进一步对目标接近策略开展研究ꎬ加强需求分析ꎬ作为深入研究的基础ꎻ搭建零重力试验平台ꎬ开展地面验证试验ꎮ
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ｔｙꎬ２００８ꎬ３６６(１１):１５７５￣１５９０.
(责任编辑：龙晋伟)
２２２载人航天第２５卷
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