检索结果-内蒙古大学图书馆

机器人 2019年第2期41卷 242-249,275页

作者：周浩姜述强黄海万兆亮哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001

针对近海水产养殖环境下海生物目标的机器捕捞,设计了一款海生物吸纳式水下机器人.该水下机器人可以采取手动遥控吸取和视觉伺服控制吸取方式完成对海生物目标的机器捕捞.为了实现基于视觉感知的目标捕获控制,在摄像机平面坐标系上建立... 详细信息

针对近海水产养殖环境下海生物目标的机器捕捞,设计了一款海生物吸纳式水下机器人.该水下机器人可以采取手动遥控吸取和视觉伺服控制吸取方式完成对海生物目标的机器捕捞.为了实现基于视觉感知的目标捕获控制,在摄像机平面坐标系上建立了水下机器人和目标之间的运动学关系,并在此基础上提出了自适应递归神经网络控制器.通过设计递归神经网络估计和补偿外界环境干扰,利用S面函数使水下机器人快速到达期望位置并保持稳定,结合递归神经网络和系统动力学模型设计鲁棒函数进一步提高非线性系统在视觉控制中的可靠性和稳定性.最后,在近海自然养殖条件下对海生物进行视觉跟踪控制实验,实现了对海生物目标的主动吸取控制,验证了该控制器的功能.

关键词：水下机器人视觉控制目标捕获

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空间机器人目标捕获过程中碰撞运动分析

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机器人 2010年第3期32卷 432-438页

作者：陈钢贾庆轩孙汉旭洪磊北京邮电大学自动化学院北京100876

针对空间机器人目标捕获过程中的碰撞问题,提出了一种碰撞运动分析算法.基于空间机器人运动学和动力学模型,利用碰撞过程中产生冲量的原理建立了碰撞动力学模型.针对具体的碰撞模型,利用空间解析几何的方法进行了空间机器人与目标物之... 详细信息

针对空间机器人目标捕获过程中的碰撞问题,提出了一种碰撞运动分析算法.基于空间机器人运动学和动力学模型,利用碰撞过程中产生冲量的原理建立了碰撞动力学模型.针对具体的碰撞模型,利用空间解析几何的方法进行了空间机器人与目标物之间的碰撞检测,设计了碰撞发生后机器人的运动分析算法.最后,通过仿真实验验证了该算法的正确性和适用性.

关键词：空间机器人碰撞目标捕获运动分析

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捷联激光制导弹药末段全弹道目标捕获仿真

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红外与激光工程 2016年第12期45卷 250-255页

作者：张伟张合张祥金南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室江苏南京210094

针对增程单兵火箭弹由于弹道低伸和末段弹道时间短的弹道特点对激光末段制导形成的局限,研究捷联激光制导导引头在末段全弹道上的目标捕获域和目标捕获率。建立低伸弹道上激光半主动导引头目标捕获域模型,在不同的火箭弹发射角条件下,... 详细信息

针对增程单兵火箭弹由于弹道低伸和末段弹道时间短的弹道特点对激光末段制导形成的局限,研究捷联激光制导导引头在末段全弹道上的目标捕获域和目标捕获率。建立低伸弹道上激光半主动导引头目标捕获域模型,在不同的火箭弹发射角条件下,对导引头在末段全弹道上的目标捕获域与最小锥形视场进行仿真,分析最小目标捕获域边界由双曲线变为椭圆时的弹道点和视场角,得到导引头的最佳半视场角为5.9°。考虑弹道扰动的影响,通过蒙特卡罗方法计算末段弹道上不同弹道点的导引头目标捕获率,得到在弹道上导引头的最佳起始探测弹道点。为增程单兵火箭弹的制导化提供参考。

关键词：激光制导末段全弹道捷联式目标捕获蒙特卡罗

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脉冲激光周向探测地面目标捕获建模与仿真

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红外与激光工程 2018年第2期47卷 104-114页

作者：陈杉杉张合徐孝彬南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室江苏南京210094

针对对地攻击火箭弹单发毁伤概率低的问题,设计了一种激光周向探测系统,旨在提高对地攻击火箭弹的目标捕获概率。推导了平面目标脉冲激光回波波形的解析式及最小可探测光功率,并结合对地攻击火箭弹的末端弹道特性,建立了激光周向探测系... 详细信息

针对对地攻击火箭弹单发毁伤概率低的问题,设计了一种激光周向探测系统,旨在提高对地攻击火箭弹的目标捕获概率。推导了平面目标脉冲激光回波波形的解析式及最小可探测光功率,并结合对地攻击火箭弹的末端弹道特性,建立了激光周向探测系统的弹目交会模型。运用蒙特卡罗算法仿真分析了对地攻击火箭弹采用不同探测系统时目标捕获概率随脉冲激光重复频率和扫描转速的变化规律,探讨了弹速和命中精度对于目标捕获概率的影响,获得最佳激光重复频率与扫描转速。仿真结果表明:当脉冲激光重复频率为5 kHz,扫描转速为10000r/min时能实现目标的有效捕获;采用激光周向探测系统能有效提高目标捕获概率,提升单发毁伤效能,为激光周向探测系统在对地攻击火箭弹上的应用提供了理论依据。

关键词：脉冲激光目标捕获蒙特卡罗双向反射分布函数目标回波

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末敏感子弹药目标捕获与引战配合仿真

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弹道学报 2008年第3期20卷 53-58页

作者：赵同钢赵育善北京航空航天大学宇航学院北京100083

以红外末敏感子弹药为对象,研究了红外末敏感子弹药的目标捕获方法与引战配合.利用建立的遭遇模型和遭遇时间解算算法,计算了遭遇时间,并将其长短作为目标是否被捕获的判断标准,为该型末敏感子弹药的目标捕获判断提供了一种新方法.将引... 详细信息

以红外末敏感子弹药为对象,研究了红外末敏感子弹药的目标捕获方法与引战配合.利用建立的遭遇模型和遭遇时间解算算法,计算了遭遇时间,并将其长短作为目标是否被捕获的判断标准,为该型末敏感子弹药的目标捕获判断提供了一种新方法.将引战配合设计融入到了目标捕获与打击策略中,由零脱靶量的确定给出了战斗部安装角设计原理和影响因素.结果表明,目标捕获判断方法较为有效,具有工程应用价值.

关键词：末敏弹目标捕获红外探测引战配合打击策略

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光电跟踪仪目标捕获过程控制技术研究

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激光与红外 2009年第5期39卷 518-520页

作者：李楷姚红萍中国电子科技集团公司第二十七研究所河南郑州450015

在分析光电跟踪仪性能特点的基础上,探讨了目标捕获过程控制技术,基于自适应原理提出了相对速度截止控制方法,经实验验证,效果明显,具有工程实用价值。还介绍了基于位置预计的过程控制方法,并对两种方法及其应用环境进行了比较。

关键词：光电跟踪目标捕获相对速度截止伺服控制

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空间机器人目标捕获的自适应规划

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计算机工程与应用 2011年第22期47卷 57-60页

作者：税海涛杨庆李迅马宏绪国防科技大学机电工程与自动化学院长沙410073 装备指挥技术学院航天装备系北京101416

与地面固定基座机器人不同的是,空间机器人的运动学方程中含有动力学参数。在执行目标捕获任务时,目标动力学参数的不精确会给空间机器人的规划带来致命的影响。针对目标捕获后动力学参数不精确情况下的关节空间规划问题,在建立了自由... 详细信息

与地面固定基座机器人不同的是,空间机器人的运动学方程中含有动力学参数。在执行目标捕获任务时,目标动力学参数的不精确会给空间机器人的规划带来致命的影响。针对目标捕获后动力学参数不精确情况下的关节空间规划问题,在建立了自由飘浮空间机器人运动学模型的基础上,给出了雅可比矩阵及其动量守恒方程中的惯性参数以及惯性参数的组合参数线性化的具体形式,提出了一种关节空间的自适应规划方法。以平面二连杆空间机器人为研究对象进行仿真验证。结果表明,所提出的自适应规划方法可以有效降低惯性参数不精确给运动规划带来的影响,为空间机器人执行目标捕获等任务时提供了任务空间内精确轨迹跟踪的能力。

关键词：空间机器人目标捕获自适应规划

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空间机器人目标捕获的零扰动方向分析

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控制工程 2011年第3期18卷 444-447页

作者：税海涛彭胜军杨庆马宏绪国防科技大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073 装备指挥技术学院航天装备系北京101416

空间机器人在执行捕获任务时目标与机械臂的碰撞给基座带来的姿态扰动是致命的。针对目标捕获时基座姿态扰动最小化问题,在建立了自由飘浮空间机器人捕获目标动力学模型的基础上,提出了自由飘浮状态下基座零扰动冲击方向的概念,给出了... 详细信息

空间机器人在执行捕获任务时目标与机械臂的碰撞给基座带来的姿态扰动是致命的。针对目标捕获时基座姿态扰动最小化问题,在建立了自由飘浮空间机器人捕获目标动力学模型的基础上,提出了自由飘浮状态下基座零扰动冲击方向的概念,给出了捕获过程中基座姿态无扰的条件是碰撞冲击力方向与基座零扰动冲击方向一致,并用角动量的分布与传递解释了零扰动冲击方向的物理含义在于机械臂将全部吸收碰撞所带来的附加角动量。最后以平面二连杆空间机器人为研究对象,利用Spacedyn工具箱进行仿真并验证所提出的零扰动规划方法可以有效降低基座姿态扰动。零扰动冲击方向的概念为空间机器人在执行目标捕获、交会对接等任务时选择合理的捕获点与合适的捕获构型提供了依据。

关键词：空间机器人目标捕获零扰动方向

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自由漂浮空间机器人多体动力学及目标捕获研究

自由漂浮空间机器人多体动力学及目标捕获研究

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作者：田志祥南京航空航天大学

学位级别：博士

随着人类对太空探索的不断深入，自由漂浮空间机器人将发挥着越来越重要的作用，成为国内外学者研究的热点问题。由于自由漂浮空间机器人的基座处于自由漂浮状态，整个系统受到非完整约束，使得自由漂浮空间机器人对目标航天器的捕获变... 详细信息

随着人类对太空探索的不断深入，自由漂浮空间机器人将发挥着越来越重要的作用，成为国内外学者研究的热点问题。由于自由漂浮空间机器人的基座处于自由漂浮状态，整个系统受到非完整约束，使得自由漂浮空间机器人对目标航天器的捕获变得十分困难，为了更好地设计控制系统与研究自由漂浮空间机器人的动态特性，有必要对自由漂浮空间机器人进行多体动力学研究。由于航天系统的特殊性，需要高效率的多体动力学建模与计算方法。本文以此为背景，重点研究了自由漂浮空间机器人及其扩展系统的多体动力学以及自由漂浮空间机器人目标捕获的方法，并提出了一种地面试验系统方案。下面对这几个方面进行详细的介绍：研究了基于空间算子代数(Spatial Operator Algreba, SOA)理论的高效率多体动力学建模方法，利用基于旋量形式的牛顿-欧拉递推运动学方程，使用序贯滤波和光滑化最优估计理论方法，对多体系统的广义质量矩阵进行矩阵分解，并且显式地表达了广义质量矩阵的逆矩阵，建立了通用的基于空间算子代数理论的多刚体系统的动力学方程以及正向动力学和反向动力学的高效率求解方法。该方法具有数学表达形式直观、计算高效和物理意义明确等优点。基于空间算子代数理论，对自由漂浮空间机器人的扩展系统进行多体动力学研究，建立了树形多体系统、欠驱动系统以及闭环系统的动力学方程。高效率的动力学方法为空间复杂多体系统的实时动力学仿真以及控制系统的建模分析提供了理论依据。研究了基于滑模变结构控制的欠驱动机器人控制算法，类比于广义质量矩阵的分块将控制系统进行分层，在只有主动控制输入的情况下，使得主动关节和被动关节都收敛到期望的状态。研究了柔性系统多体动力学问题。利用有限元技术，结合基于空间算子代数的多刚体动力学方法，建立了柔性体的多体动力学方程，研究了柔性多体系统的正向动力学和方向动力学高效率求解方法。基于双目立体视觉伺服方法，提出了自由漂浮空间机器人目标捕获的方法，编制了仿真软件。利用双目立体视觉系统测量目标体的空间位置姿态，反馈给机器人控制系统，根据机械臂的运动，利用高效率的实时动力学方法实现基座在仿真软件中的运动。通过仿真可以发现基于双目立体视觉伺服的自由漂浮空间机器人可以跟踪并达到目标体的位置，表明所提出的目标捕获方法是可行的。对航天器活动的可靠性和可行性分析，不仅需要理论上的验证，还需要实际地在地面进行物理试验验证。利用空间算子代数动力学建模和计算方法在实时动力学计算效率方面的优势，提出了一种混合式的地面试验平台的设计方案：将工业机器人的末端执行器与空间机器人的基座连接；根据空间机器人机械臂的运动，利用高效率的实时动力学方法计算基座的运动；将基座运动传递给地面用于模拟基座运动的6自由度工业机器人，以达到自由漂浮空间机器人基座在太空中真实运动状态的效果。该地面物理试验平台搭建完成后，就可以对自由漂浮空间机器人目标捕获的方法进行进一步的试验验证。

关键词：空间机器人自由漂浮多体动力学空间算子代数目标捕获

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可用于运动目标捕获的行星齿轮式差动欠驱动机械臂研究

可用于运动目标捕获的行星齿轮式差动欠驱动机械臂研究

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作者：王清川哈尔滨工业大学

学位级别：博士

随着环绕地球飞行的卫星日益增多,迫切需要专门的服务卫星开展对轨道上现有飞行器进行诸如燃料加注、维护维修等在轨服务。在轨服务首要解决的问题是完成目标卫星的在轨捕获。由于服务卫星的速度和姿态很难与目标卫星保持一致并在相对... 详细信息

随着环绕地球飞行的卫星日益增多,迫切需要专门的服务卫星开展对轨道上现有飞行器进行诸如燃料加注、维护维修等在轨服务。在轨服务首要解决的问题是完成目标卫星的在轨捕获。由于服务卫星的速度和姿态很难与目标卫星保持一致并在相对静止的状态下完成目标捕获,服务卫星的捕获执行器与目标卫星不可避免地发生碰撞,从而对目标卫星或服务卫星造成不利的影响。因此,需要针对具有碰撞适应能力的捕获执行器开展深入研究。空间机械臂具有运动灵活、包络空间大等优势,可用于执行运动目标的捕获任务。常规的全驱动机械臂的速度或位移控制模式,容易引起机械臂与目标卫星的刚性碰撞,对机械臂关节造成不利的影响。常采用力-位混合的控制方式应对碰撞,由于控制系统存在时间延迟,全驱动机械臂无法在碰撞瞬间作出及时的处理。常规的全驱动机械臂在执行捕获任务过程中难以避免刚性碰撞,为此,本文提出一种基于差动行星齿轮原理的欠驱动机械臂,拟采用机械臂的欠驱动特性在捕获过程中利用机械本体吸收碰撞能量,以降低碰撞对机械臂关节的不利影响。本文将围绕欠驱动机构动力学特性及碰撞控制方法展开研究。提出基于差动行星齿轮的欠驱动机械臂传动方案,该三自由度机械臂的基关节由一个电机驱动;中关节和末关节由另一个电机通过差动行星齿轮驱动;中关节和末关节对运动目标具有被动适应能力。分析了机械臂对运动目标的包络过程,分别建立欠驱动机械臂的运动学与静力学模型,获取机械臂欠驱动关节间运动关系及静力传递特性。研制了原理样机,对所建立运动学与静力学模型进行了验证。由于欠驱动机械臂通常存在抓握不稳定问题,通过计算机械臂与抓取目标接触点轨迹以及平衡接触力方向,分析机械臂抓握的稳定工作条件。在分析中引入了机械臂的臂骨长度比、关节间减速比以及位姿参数,利用中关节臂骨零接触力位置曲线与接触点临界运动轨迹将机械臂工作空间划分为四个区域,并分析每个区域的稳定性。基于穷举法结合,以机械臂抓握过程存在的几何关系边界条件为约束,以机械臂抓握稳定空间最大为目标,进行机械臂欠驱动关节参数的优选。除机械臂自身的抓取稳定性之外,从机械臂抓握力分配合理性以及被捕获目标稳定性两个角度,优选机械臂全驱动关节臂骨长度。所提出的机械臂利用欠驱动机构能够实现碰撞能量的分流,从而降低关节处驱动部件在碰撞中所受冲击。通过分析机械臂关节的运动耦合特性,求解对应于广义坐标的广义力,利用拉格朗日法构建机械臂系统动力学模型。结合机械臂系统动力学模型,构建机械臂与抓取目标间的碰撞动量平衡方程。引入系统恢复系数,分析碰撞瞬间机械臂各关节和碰撞目标间动量分配过程,建立机械臂与物体间的碰撞动力学方程。与相同构型的全驱动机械臂进行对比,分析欠驱动机械臂对冲击的削弱效果。采用计算力矩法在控制回路中引入非线性补偿,将中关节动力学模型简化为易于控制的线性定常系统,完成欠驱动关节的轨迹跟踪控制。基于阻抗控制方法开展碰撞运动控制器设计。根据反向动量的大小和关节位置调节输入驱动力矩,控制机械臂关节以弹簧阻尼单元的形式处理碰撞后关节的反向动量。分析采用不同弹簧阻尼模型的动态响应特性,修改阻抗控制动态模型,减少冲击动量的处理过程中关节反弹。

关键词：目标捕获欠驱动臂参数优选碰撞动力学阻抗模型

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