大学生课外学术科技作品竞赛.doc

附件：第七届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书序号： 第七届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛作 品 申 报 书 作品名称： 卫星在轨维修空间机械手 学 院： 机械与动力工程学院 个人申报者姓名（集 体 名 称）： 追梦 类别： 自然科学类学术论文 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 科技发明制作 A2申报者情况（集体项目）说明：1必须由申报者本人按要求填写；2申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；姓 名赵振林性别男出生年月1992-03申报者情况学 校河南理工大学专业机械现学历本科年级二学制四年入学时间2011-9作品全称卫星在轨维修空间机械手联系电他作者情况姓 名性别年龄学历所在院（系）胡卫卫男22本科机械与动力工程学院戴思维男18本科机械与动力工程学院彭凯歌男19本科机械与动力工程学院田晓芳女20本科机械与动力工程学院指导老师情况姓名专业方向职称部门职务赵武副教授 B3申报作品情况（科技发明制作）说明：1必须由申报者本人填写；2本部分中科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认； 3本表必须附研究报告，并提供图表、曲线、试验数据、原理结构图、外观图（照片），也可附鉴定证书和应用证书； 4作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。作品全称卫星在轨维修空间机械手作品分类（A）A机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等） B信息技术 （包括计算机、电信、通讯、电子等） C数 理 （包括数学、物理、地球与空间科学等）D生命科学 （包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等）E能源化工 （包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、环保等）作品设计、发明的目的和基本思路创新点、技术关键和主要技术指标作品设计和发明的目的：搭载于航天器，维修、装卸、更换、升级小型卫星和回收各种航天器及空间设施，更换有效载荷，清除太空垃圾等。基本思路： 考虑到太空中舱外环境很恶劣,阳光下温度高达120，背阴处温度低于零下100，还有大量的宇宙辐射，对舱外设备的性能要求很高,特别是电机无法在这种环境下正常工作,所以我们将重点集中在电机与机械手的分离上,使得机械手能够在舱外正常工作，而省去了对电机一系列复杂的防护以及由此带来的更多的问题（重量）。另外，航天发射对重量要求很严格，我们在减少电机数量上也做出了较大改进，整套机械手只采用两个电机驱动。创新点：1.整个机械手与电机实现了分离。2.电机数量少，重量轻。3.形状自适应。特殊的手指结构设计使手指具有对不同形状物体的抓取能力。技术关键：1.柔索对机械手的牵引。2.把一个电机的动力通过转换,输出四个甚至更多个互不干涉的动力。3.特殊的手指结构使机械手能够对不同形状的物体自适应。主要技术指标：1. 六自由度2. 动力电源：直流低压（200W 峰值500W作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料）1.为应对太空中航天器外部工作环境恶劣，把电机放到航天器内，通过柔索将动力传输到外部机械手。3.电机数量少，减轻了整个机械手的重量，大大降低了发射成本。2.特殊的机械手结构设计，不仅能实现对目标物体的抓取，又保证了对不同形状物体的自适应性，极大的扩大了机械手的使用领域。作品在何时、何地、何种机构举行的评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定结果无作品所处阶 段（A）A实验室阶段 B中试阶段 C生产阶段D （自填）技术转让方 式作品可展示的形式n 实物、产品 模型 图纸 磁盘n 现场演示 图片 录像 样品使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测使用说明：在航天器上，通过操作人员操控机械手使之靠近目标。操作人员根据机械手上的摄像头传达回来的画面，来调节机械手的位置和角度。之后，开启机械手动力，实现对物体的抓取。技术特点和优势：1.电机与机械手实现分离 2.一个电机能够提供多个互不影响的动力 市场前景：空间机械臂作为一个机、电、热、控高度集成,天地协调统一要求较高的空间机电系统,有着广阔的应用前景和很强的技术牵引与带动作用。它的发展将拓展并支撑航天器的在轨操作和任务完成能力,同时,可以带动和促进我国空间材料;高精度机械加工;电子器件与芯片;长寿命、高精度空间用轴承;长寿命、高精度空间驱动与测量技术;空间摩擦学;表面工程;空间自主控制与天地协同控制;数字图像处理;高速大容量数据传输等多个行业以及技术领域的发展。专利申报情 况提出专利申报 申报号 申报日期 年 月 日已获专利权批准 批准号 批准日期 年 月 日 n 未提出专利申请科研管理部门签章年 月 日C.当前国内外同类课题研究水平概述 说明：1. 申报者可根据作品类别和情况填写； 2. 填写此栏有助于评审。1993年德国宇航中心研制并成功发射的小型空间机器人系统RO TEX ,它有6 个自由度,安装有各类传感器和执行器,能够在1m 的运动范围内进行指定的操作 1 。目前正在进行Inspector 系列自由飞行机器人的研究。最具代表性的空间机械臂是国际空间站的美国舱段上,由加拿大和NASA 联合研制的移动服务系统(MSS);它主要由一个空间站遥操作臂系统(SSRMS) (长1716m、7 个自由度) 和一个特殊用途的灵巧操作臂(SPDM) (长315m ,15个自由度) 组成3 。此外,在国际空间站的俄罗斯舱和日本舱还装配了两个大型空间舱外机器人系统,即欧洲航天局资助研制的欧洲机械臂( ERA) 4 (长11m ,7 个自由度) (如图2 所示) 和日本实验舱机械手系统(J EMRMS) 5 (长10m ,6 个自由度,末端安装一个2m 长的6 自由度小型灵巧机械臂)除“国际空间站”的多机械臂系统外,在航天飞机上由加拿大设计的加拿大机械臂(Canadarm) 6 (长15m ,6 个自由度) (如图4 所示) ,可以由宇航员航天飞机的后甲板通过两个操纵杆进行操作,来完成从航天飞机的货舱中取出卫星并释放,协助航天员完成空间任务等工作。ROKVISS 是德国空间机器人研究计划的一部分，它于2004 年12 月24 日在俄罗斯拜科努尔发射场发射升空17。机器人组件是一个长约50 cm，具有2 个关节、1 个金属手指和2 个内置照相机的机械臂装置，2005 年1 月26 日由空间站2 名宇航员进行太空行走时安装在空间站俄罗斯段“星辰”号服务舱外面。按照设计，德国的地面控制中心和空间站“星辰”号服务舱内的电脑可以近乎实时地操纵机械臂，使其在空间站外部进行一些危险、繁重的安装和维修工作。我国从20 世纪80 年代开始,先后开展了多个空间机械臂的基础研究和演示项目,以摸索相关技术问题和关键技术的解决途径,进行空间机器臂的地面应用演示。D.推荐者情况及对作品的说明说明： 1. 由推荐者本人填写； 2推荐者必须具有高级专业技术职称，并是与申报作品相同或相关领域的专家学者或专业技术人员（教研组集体推荐亦可）； 3推荐者填写此部分，即视为同意推荐； 4推荐者所在单位签章仅被视为对推荐者身份