| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第14-35页 |
| 1.1 引言 | 第14页 |
| 1.2 Apollo 系列月面采样相关技术综述 | 第14-17页 |
| 1.3 自主式星球表面样品采集技术综述 | 第17-26页 |
| 1.3.1 海盗号火星探测器 | 第17-18页 |
| 1.3.2 MER 机械臂采样技术 | 第18-19页 |
| 1.3.3 MSL 机械臂采样技术 | 第19页 |
| 1.3.4 MSR 机械臂采样技术 | 第19-20页 |
| 1.3.5 凤凰号火星探测器 | 第20-21页 |
| 1.3.6 微型末端感应器 MEE | 第21-22页 |
| 1.3.7 英国的 Beagle2 机械臂 | 第22-23页 |
| 1.3.8 NASA 可分离铲挖器 | 第23-24页 |
| 1.3.9 日本的 Micro5 机械臂 | 第24-25页 |
| 1.3.10 挖取式采样装置技术特点 | 第25-26页 |
| 1.4 土壤切削性能与减阻技术研究现状 | 第26-29页 |
| 1.4.1 土壤切削性能研究现状 | 第26页 |
| 1.4.2 振动减阻技术研究现状 | 第26-27页 |
| 1.4.3 仿生学减阻技术研究现状 | 第27-29页 |
| 1.5 土壤力学参数辨识研究现状 | 第29-33页 |
| 1.5.1 土壤参数辨识在工程机械领域的应用于研究现状 | 第29-31页 |
| 1.5.2 星壤力学参数辨识研究现状 | 第31-33页 |
| 1.6 课题的来源及主要研究内容 | 第33-35页 |
| 1.6.1 课题的来源及意义 | 第33-34页 |
| 1.6.2 主要研究内容 | 第34-35页 |
| 第2章 采样器机构设计 | 第35-56页 |
| 2.1 引言 | 第35页 |
| 2.2 月球重力环境下月壤流动性研究 | 第35-41页 |
| 2.3 总体方案设计 | 第41-43页 |
| 2.4 末端采样器本体结构设计 | 第43-54页 |
| 2.4.1 挖掘铲的构型设计 | 第43-49页 |
| 2.4.2 敲击机构设计 | 第49-51页 |
| 2.4.3 解锁机构设计 | 第51-52页 |
| 2.4.4 样品承装筒设计 | 第52-53页 |
| 2.4.5 底部锁紧机构设计 | 第53-54页 |
| 2.4.6 关键零部件校核 | 第54页 |
| 2.5 电气系统结构 | 第54-55页 |
| 2.6 本章小结 | 第55-56页 |
| 第3章 基于月壤—铲斗土力学的参数辨识算法研究 | 第56-89页 |
| 3.1 引言 | 第56页 |
| 3.2 月壤—铲斗挖掘的土力学基础 | 第56-64页 |
| 3.2.1 基本假设与屈服准则 | 第57-61页 |
| 3.2.2 基于 Rankine 理论的挡土压力分析 | 第61-64页 |
| 3.3 月壤—铲斗挖掘模型建立与土力学分析 | 第64-77页 |
| 3.3.1 月壤—铲斗挖掘模型建立 | 第64-68页 |
| 3.3.2 基于微元法的隔离体极限平衡状态分析 | 第68-76页 |
| 3.3.3 基于 Simpson 求积公式的挖掘力离散化处理 | 第76-77页 |
| 3.4 基于 Newton 加速迭代的月壤参数辨识算法 | 第77-83页 |
| 3.4.1 挖掘力参数的预处理 | 第77-78页 |
| 3.4.2 Newton 加速迭代算法构造 | 第78-80页 |
| 3.4.3 月壤参数辨识算法设计 | 第80-83页 |
| 3.5 参数辨识仿真实验与分析 | 第83-88页 |
| 3.5.1 仿真实验环境设置 | 第83-84页 |
| 3.5.2 仿真实验结果与分析 | 第84-88页 |
| 3.6 本章小结 | 第88-89页 |
| 第4章 面向机械臂的挖掘轨迹优化研究 | 第89-129页 |
| 4.1 引言 | 第89页 |
| 4.2 四自由度机械臂系统 | 第89-97页 |
| 4.2.1 机械臂简介 | 第89-91页 |
| 4.2.2 运动学与动力学方程推导 | 第91-97页 |
| 4.3 挖掘阻力的数学模型建立与参数化分析 | 第97-112页 |
| 4.3.1 挖掘阻力的影响因素 | 第98-100页 |
| 4.3.2 挖掘阻力的数学模型建立 | 第100-107页 |
| 4.3.3 关键挖掘参数的定量分析 | 第107-110页 |
| 4.3.4 挖掘阻力模型的预测性能分析 | 第110-112页 |
| 4.4 基于系统时间—能耗指标的机械臂挖掘轨迹优化 | 第112-128页 |
| 4.4.1 挖掘过程的运动/力学特性分析 | 第113-115页 |
| 4.4.2 系统时间—能耗指标与约束条件确定 | 第115-117页 |
| 4.4.3 基于时间—能耗指标的挖掘优化 | 第117-128页 |
| 4.5 本章小结 | 第128-129页 |
| 第5章 地面实验验证与分析 | 第129-152页 |
| 5.1 引言 | 第129页 |
| 5.2 实验平台搭建及样品参数测定 | 第129-133页 |
| 5.2.1 实验平台搭建 | 第129-131页 |
| 5.2.2 挖掘样品的物理参数测定 | 第131-133页 |
| 5.3 采样器功能性验证实验 | 第133-135页 |
| 5.4 参数辨识实验与分析 | 第135-140页 |
| 5.5 挖掘轨迹优化实验与分析 | 第140-151页 |
| 5.5.1 挖掘路径及关节运动轨迹的实际优化结果 | 第140-142页 |
| 5.5.2 约束条件的满足度检验 | 第142-145页 |
| 5.5.3 机械臂挖掘时间—能耗的对比验证实验与分析 | 第145-151页 |
| 5.6 本章小结 | 第151-152页 |
| 结论 | 第152-154页 |
| 参考文献 | 第154-164页 |
| 附录 1 仿生铲斗拟合曲线参数 | 第164-165页 |
| 附录 2 柔性关节机械臂模型变量表达式及参数表 | 第165-167页 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及申请专利 | 第167-169页 |
| 致谢 | 第169-170页 |
| 个人简历 | 第170页 |
