南京航空航天大学学报

作者：任蒙飞，席笑天，张崇峰，侯祺禹，王宸，陈金宝，马嘉，陈萌

单位：南京航空航天大学宇航空间机构全国重点实验室，南京 210016;南京航空航天大学深空探测星表机构 技术工信部重点实验室，南京 210016；,南京航空航天大学宇航空间机构全国重点实验室，南京 210016;南京航空航天大学深空探测星表机构 技术工信部重点实验室，南京 210016；,上海宇航系统工程研究所，上海 201109；,南京航空航天大学宇航空间机构全国重点实验室，南京 210016;南京航空航天大学深空探测星表机构 技术工信部重点实验室，南京 210016；,南京航空航天大学宇航空间机构全国重点实验室，南京 210016;南京航空航天大学深空探测星表机构 技术工信部重点实验室，南京 210016；,南京航空航天大学宇航空间机构全国重点实验室，南京 210016;南京航空航天大学深空探测星表机构 技术工信部重点实验室，南京 210016；,上海宇航系统工程研究所，上海 201109；,上海宇航系统工程研究所，上海 201109；

关键词：动力学建模;静力学建模;运动学建模;仿真验证

基金：国家自然科学基金（U21B6002， 52075242）；江苏省自然科学基金（BK20210297）；江苏省研究生科研创新计划（KYCX22_0382）； 宇航空间机构全国重点实验室自研课题（2024ASM-ZY08）。

为满足航天器在轨维护等高风险任务对高可靠操作工具的迫切需求，针对多指机械手在非结构化环境中面临的稳定性与适应性难题，本文提出了一种涵盖静力学、运动学与动力学的多层次耦合建模方法。通过拓扑优化与变刚度原理构建欠驱动手指构型，采用D-H（Denavit-Hartenberg）参数法建立精确捏取与包络抓取的位姿变换模型，并结合牛顿-欧拉方程与拉格朗日动力学理论推导多体耦合动力学方程。仿真与平台实验验证表明：在400 N·mm驱动力矩下，三指接触力稳定于5~6 N范围，旋拧阶段末端速度收敛至0.332 m/s，验证了所提方法的动态稳定性与抗干扰能力。本研究成果为精密操作领域提供了理论支撑，并可拓展至月面手术机器人操作等场景。

来源：2025年第6期

《南京航空航天大学学报》期刊编辑部

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