空间大负载长距离展开臂精度分析与实验

doi:10.3901/JME.2025.21.038

机械工程学报 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (21): 38-47.doi: 10.3901/JME.2025.21.038

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空间大负载长距离展开臂精度分析与实验

李潇^1,2, 王浩威², 刘冬², 张珺威³, 邓宗全¹, 李端玲³

1. 哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室哈尔滨 150001;
2. 北京空间飞行器总体设计部北京 100094;
3. 北京邮电大学智能工程与自动化学院北京 100876

收稿日期:2025-03-20 修回日期:2025-07-10 发布日期:2025-12-27
作者简介:李潇，男，1982年出生，研究员。主要研究方向为航天器结构设计。E-mail：lixiao501@sohu.com
李端玲(通信作者)，女，1974年出生，博士，教授，博士研究生导师。主要研究方向为机构学及机器人学。E-mail：liduanling_bupt@163.com
基金资助:
国家自然科学基金(52575005, 52175019)、北京市自然科学基金(L222038)、北京市科技新星交叉(20240484699)、天地互联与融合北京市重点实验室、物联网监测预警应急管理部重点实验室和北京市昌平区“科技副总”专项资助项目。

Precision Analysis and Experiment of Long-distance Deployable Arm with Large Space Load

LI Xiao^1,2, WANG Haowei², LIU Dong², ZHANG Junwei³, DENG Zongquan¹, LI Duanling³

1. State Key Laboratory of Robotics and Systems, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001;
2. Beijing Institute of Spacecraft System Engineering, Beijing 100094;
3. School Intelligent Engineering and Automation, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876

Received:2025-03-20 Revised:2025-07-10 Published:2025-12-27

摘要/Abstract

摘要： 空间大负载长距离展开臂是大型星载天线、雷达等有效载荷的关键组成部分。为保证展开臂具有良好的指向和定位精度，以折铰杆式展开臂为研究对象，开展影响展开臂精度的主要因素识别、精度综合分析方法以及天地一致性验证等研究工作，分析影响展开臂精度的主要环节及其变化规律，建立了一套空间大负载长距离展开臂精度设计与控制方法，完成高保真的地面仿真验证以及实验验证，实现了空间大负载长距离展开臂在轨高精度工作的精度综合。研究结果对大型空间展开机构的高精度设计与工程实现具有一定的指导和参考意义。

关键词: 展开臂, 精度设计, 热变形, 零重力卸载

Abstract: The long-distance deployable arm with large space load is recognized as a critical component for large space loads such as large-scale spaceborne antennas and radar systems. To ensure superior pointing and positioning accuracy, foldable hinge rod-type deployable arm is selected as the research focus. Key research efforts are directed toward the identification of precision-influencing factors, development of comprehensive analytical methodologies, and implementation of ground-space consistency validation protocols. Systematic investigations are conducted to analyze critical precision-determining mechanisms and their variation patterns. A comprehensive methodology for precision-oriented design and control is established, with high-fidelity ground simulation validation and experimental verification being systematically implemented. Integrated precision control is ultimately achieved for in-orbit high-precision operation of long-distance deployable arm with large space load. These findings are considered to provide valuable guidance and reference significance for both precision-oriented design and engineering implementation of large-scale space deployable mechanisms.

Key words: deployable arm, precision design, thermal deformation, zero-gravity offloading

中图分类号:

李潇, 王浩威, 刘冬, 张珺威, 邓宗全, 李端玲. 空间大负载长距离展开臂精度分析与实验[J]. 机械工程学报, 2025, 61(21): 38-47.

LI Xiao, WANG Haowei, LIU Dong, ZHANG Junwei, DENG Zongquan, LI Duanling. Precision Analysis and Experiment of Long-distance Deployable Arm with Large Space Load[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2025, 61(21): 38-47.

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Precision Analysis and Experiment of Long-distance Deployable Arm with Large Space Load

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