检索结果-内蒙古大学图书馆

航空学报 2021年第1期42卷 110-125页

作者：辛鹏飞李德伦刘鑫张沛陈磊刘宾北京空间飞行器总体设计部北京100094 空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室北京100094

针对深空探测中(尤其是月球、火星和小行星探测)大型着陆探测器对小型移动机器人作为重要科学载荷的需求,综述了国内外小型星表探测机器人领域的发展现状,着重介绍了面向月球探测、火星探测和小行星探测的代表性小型机器人的任务需求、... 详细信息

针对深空探测中(尤其是月球、火星和小行星探测)大型着陆探测器对小型移动机器人作为重要科学载荷的需求,综述了国内外小型星表探测机器人领域的发展现状,着重介绍了面向月球探测、火星探测和小行星探测的代表性小型机器人的任务需求、基本构型和样机测试情况。在系统总结小型星表探测机器人关键技术及发展趋势的基础上,提出了未来中国在该领域发展、完善的建议。分析表明:月球探测的高研究价值区域多位于崎岖地形中,体积小、运动性能强的轮式、足式机器人受到广泛关注,日本、英国、瑞士等国家已提出多种小型机器人概念,并研发原理样机进行测试试验;针对火星等存在稀薄大气层的星体探测,定位于配置组件的旋翼式无人机已成为国内外关注和研制的重点之一,同时面向特殊极端地形探测的小型轮式、翻滚式机器人也进入到原理样机测试阶段,美国在这些领域均保持突出优势;针对小行星等小质量、弱引力天体探测,小型翻滚式机器人成为其着陆探测的主流,美国开展了原理样机设计与试验,日本通过“隼鸟2号”任务已成功实现在轨应用。

关键词：深空探测星表探测极端地形智能机器人越障能力翻滚运动

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非线性能量阱对飞轮扰振特性的抑制

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宇航学报 2017年第5期38卷 490-496页

作者：刘海平王耀兵史文华北京空间飞行器总体设计部北京100094 空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室北京100094

以星载飞轮稳定运行和姿态调整过程中瞬态输出扰振抑制为目标,利用欧拉屈曲梁并联线性弹簧构建一种非线性能量阱(NES)。利用所建耦合多自由度系统动力学模型,采用龙格-库塔法得到各部分时程响应曲线,并转化为能量形式对比研究在瞬态载... 详细信息

以星载飞轮稳定运行和姿态调整过程中瞬态输出扰振抑制为目标,利用欧拉屈曲梁并联线性弹簧构建一种非线性能量阱(NES)。利用所建耦合多自由度系统动力学模型,采用龙格-库塔法得到各部分时程响应曲线,并转化为能量形式对比研究在瞬态载荷和稳态激励下,外部输入能量在飞轮-非线性能量阱-支承结构之间的传递特征,进而判断非线性能量阱发生靶能量传递的初始条件。研究表明:只有在中等强度激励能量作用下,才能使非线性能量阱产生高效的靶能量传递;当能量由支承结构和飞轮组成的线性系统传递到非线性能量阱发生靶能量传递时,将产生覆盖较宽频带的显著振动响应;以实测飞轮系统稳态输出扰动作为输入载荷,安装非线性能量阱可有效抑制飞轮输出扰动的影响。

关键词：非线性能量阱欧拉屈曲梁飞轮振动抑制

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一种考虑运动学和动力学参数不确定的机器人自适应控制方法

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中国科学：物理学、力学、天文学 2019年第2期49卷 168-174页

作者：李剑飞张大伟王耀兵北京空间飞行器总体设计部空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室北京100094

在机器人精细操控任务中,模型准确性的缺失会影响机器人的控制性能,现有的自适应控制方法可以有效解决动力学参数存在不确定性的机器人控制问题,然而运动学参数不准确或未知的情况也普遍存在,往往这种不确定性会给机器人的位姿控制精度... 详细信息

在机器人精细操控任务中,模型准确性的缺失会影响机器人的控制性能,现有的自适应控制方法可以有效解决动力学参数存在不确定性的机器人控制问题,然而运动学参数不准确或未知的情况也普遍存在,往往这种不确定性会给机器人的位姿控制精度带来更大的影响.虽然有些研究试图通过视觉等测量方式实现运动学模型的估计,但是迄今为止,同时考虑动力学参数和运动学参数不确定性的研究仍然少见.本文提出了一种自适应算法,同时考虑运动学和动力学参数的不确定性,在无需测量机器人末端速度的条件下得到了笛卡儿空间全局渐近稳定的轨迹跟踪控制,相比于已有方法计算更小量、更简洁、易实现.通过一个二自由度机械臂的仿真案例验证了所提方法的有效性.

关键词：机器人自适应参数不确定

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空间站机械臂末端执行器维修系统设计与验证

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中国空间科学技术 2023年第5期43卷 79-86页

作者：朱超张文明胡成威唐自新梁常春孔旭李德伦王友渔曾磊张昕蕊北京空间飞行器总体设计部、空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室北京100094

维修对空间站机械臂寿命延长意义重大。针对空间站机械臂末端执行器的维修问题,调研了国际空间站已完成的在轨维护维修任务,提出了一种空间站机械臂末端执行器维修系统方案,采用四方协同作业的方式,分3次出舱在特定的维修区域开展机械... 详细信息

维修对空间站机械臂寿命延长意义重大。针对空间站机械臂末端执行器的维修问题,调研了国际空间站已完成的在轨维护维修任务,提出了一种空间站机械臂末端执行器维修系统方案,采用四方协同作业的方式,分3次出舱在特定的维修区域开展机械臂末端执行器的系统性维修,提出了末端执行器故障处置方案、维修策略、维修工具、维修流程和验证方法,搭建了一套虚拟维修仿真平台,针对末端执行器典型的操作动作进行了维修仿真验证,同时在地面搭建模拟维修场景对机械臂末端执行器维修进行了试验验证。结果表明机械臂末端执行器维修的可操作性、可达性、可视性、安全性均满足要求。可以为后续空间站机械臂维修工作提供设计指导。

关键词：空间站机械臂末端执行器维修系统试验验证协同作业

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空间机械臂柔性捕获机构建模与实验研究

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力学学报 2020年第5期52卷 1465-1474,I0006页

作者：李海泉梁建勋吴爽刘茜张文明清华大学航天航空学院北京100084 空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室北京空间飞行器总体设计部北京100094

柔性捕获机构是空间机械臂的关键性部件,对空间在轨服务过程中的抓捕操作起着至关重要的作用.捕获机构的原理分析与仿真建模工作对在轨捕获工况预测分析和任务规划有着重要的应用价值.本文以空间机械臂的末端柔性捕获机构为研究对象,建... 详细信息

柔性捕获机构是空间机械臂的关键性部件,对空间在轨服务过程中的抓捕操作起着至关重要的作用.捕获机构的原理分析与仿真建模工作对在轨捕获工况预测分析和任务规划有着重要的应用价值.本文以空间机械臂的末端柔性捕获机构为研究对象,建立了柔性捕获机构软捕获过程的动力学仿真模型.考虑了软捕获过程中柔性绳索的空间构型和大变形特性,采用绝对节点坐标方法建立了三维空间柔性绳索单元,并通过引入一圆柱参考坐标系来建立柔性绳索与目标适配器端刚性捕获杆的接触碰撞模型.为满足三维运动工况验证,搭建了纯被动边界条件的悬吊实验,通过对比软捕获过程中被捕获目标的运动信息和受力信息,验证了模型的准确性.实验结果表明该模型能够有效地模拟在轨捕获任务中柔性机构软捕获阶段的动力学行为,可以用于后续与空间机械臂联合仿真任务预测以及作为地面气浮台二维试验的必要补充.此外,针对在轨任务中的舱外状态巡检和漂浮目标捕获两种典型工况,进行了机械臂捕获动力学联合仿真分析,在给定条件下成功完成软捕获阶段的操作.

关键词：空间机械臂在轨服务捕获机构接触碰撞地面验证

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基于柔顺控制的机器人装配技术

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北京邮电大学学报 2020年第4期43卷 1-6页

作者：喻洋王耀兵魏世民马如奇唐玲北京邮电大学自动化学院北京100876 北京空间飞行器总体设计部空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室北京100094

针对复杂接触环境下机器人柔顺装配困难的问题,提出了一种基于受力信息精准获取与改进力/位混合控制算法的柔顺装配方法.在对机器人末端力传感器进行零点补偿及负载重力补偿后,通过矩阵变换实时计算出装配接触点处机器人末端执行器的真... 详细信息

针对复杂接触环境下机器人柔顺装配困难的问题,提出了一种基于受力信息精准获取与改进力/位混合控制算法的柔顺装配方法.在对机器人末端力传感器进行零点补偿及负载重力补偿后,通过矩阵变换实时计算出装配接触点处机器人末端执行器的真实受力,并在力控制过程中让机器人的运动遵循双曲正切速度—力关系.实验结果表明,机器人在装配过程中并未发生明显的抖动,所提算法具有良好的柔顺装配效果.

关键词：机器人柔顺装配接触点处受力改进力/位混合控制算法

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空间站柔性机械臂辅助舱段对接动力学分析

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中国空间科学技术 2016年第3期36卷 24-31页

作者：危清清王耀兵唐自新张大伟空间智能机器人系统技术与应用北京重点实验室北京100094 北京空间飞行器总体设计部北京100094

为验证空间站柔性机械臂系统在有初始位置、姿态误差的情况下能否成功完成辅助舱段对接任务,文章建立了空间站柔性机械臂辅助舱段对接动力学模型,模型考虑了对接机构的接触碰撞,依据关节精细动力学模型、力矩控制方法和阻抗控制程序进... 详细信息

为验证空间站柔性机械臂系统在有初始位置、姿态误差的情况下能否成功完成辅助舱段对接任务,文章建立了空间站柔性机械臂辅助舱段对接动力学模型,模型考虑了对接机构的接触碰撞,依据关节精细动力学模型、力矩控制方法和阻抗控制程序进行了空间柔性机械臂辅助舱段对接过程仿真。仿真结果表明,当关节输出端位置测量精度为17位时,依靠阻抗控制的方法,空间柔性机械臂在主动舱存在最大位置误差150mm,最大姿态误差2.5°的情况下仍能完成对接;对接成功后,空间柔性机械臂系统控制力迅速下降,仍然能较好地保持构型,不会影响对接舱段的安全。

关键词：空间机械臂辅助对接关节动力学力矩控制阻抗控制

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基于能量约束的火星车路径规划研究

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北京邮电大学学报 2019年第5期42卷 107-112页

作者：刘涛唐玲袁宝峰魏世民北京邮电大学自动化学院北京100876 北京空间飞行器总体设计部空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室北京100094

针对火星车在火星行驶过程中存在的能量消耗过多等问题,提出了一种基于能量约束的路径规划算法.首先,考虑火星车克服重力做功以及驱动机构内部损耗等因素,推导出火星车的运动能量消耗函数,并求解其最小值,构建能量带权图;然后通过迪杰... 详细信息

针对火星车在火星行驶过程中存在的能量消耗过多等问题,提出了一种基于能量约束的路径规划算法.首先,考虑火星车克服重力做功以及驱动机构内部损耗等因素,推导出火星车的运动能量消耗函数,并求解其最小值,构建能量带权图;然后通过迪杰斯特拉算法,计算得到火星车能量带权图的能量消耗最小路径,并使用五次多项式插值拟合的方法实现火星车的行驶轨迹规划;最后,采用Adams软件建立火星典型地形和火星车动力学模型,采用Matlab/Simulink软件搭建火星车控制器模型,对火星车在典型地形中的行驶过程进行动力学与控制联合仿真实验,验证了所提路径规划算法的效果.结果表明,相对于传统的避障路径规划算法,所提算法使火星车能量消耗减少了15%以上,可有效提高火星车的能量利用效率.

关键词：火星车运动学能量消耗路径规划

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面向空间软捕获的双模传动关节设计与仿真

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机械工程学报 2020年第19期56卷 160-170页

作者：徐升褚明张晓东孙汉旭北京邮电大学自动化学院北京100876 北京空间飞行器总体设计部空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室北京100094

星载抓捕机构在空间目标捕获任务中发挥着重要作用,然而空间捕获时的对接碰撞很容易导致抓捕机构失稳。针对空间捕获软对接问题,设计了一种双模传动软接触关节,既能实现双自由度刚性传动,同时可通过阻尼吸振实现空间六维碰撞的缓冲和卸... 详细信息

星载抓捕机构在空间目标捕获任务中发挥着重要作用,然而空间捕获时的对接碰撞很容易导致抓捕机构失稳。针对空间捕获软对接问题,设计了一种双模传动软接触关节,既能实现双自由度刚性传动,同时可通过阻尼吸振实现空间六维碰撞的缓冲和卸载。在ADAMS仿真软件中建立单关节星载抓捕机构模型,通过空间单维和六维碰撞下的仿真研究,验证了软接触关节缓冲和卸载空间六维碰撞的原理及其对基座与关节稳定的有效性。进一步建立三关节星载抓捕机构模型,通过空间六维碰撞下的仿真试验,说明了双模传动软接触关节在多关节抓捕机构中应用的有效性。

关键词：软捕获双模传动阻尼吸振

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载人月球车稳定操控策略设计与优化

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宇航学报 2023年第9期44卷 1379-1391页

作者：曹剑飞梁常春王瑞王耀兵王志福王军北京空间飞行器总体设计部空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室北京100094 北京理工大学机械与车辆学院北京100081

为实现高效率大范围的月面探索,载人月球车必须要能够克服月表低重力特性及非结构化月面环境带来的诸多不利影响。为此,提出了一种采用分层架构的载人月球车稳定操控策略,可完成整车全轮力矩矢量分配控制,实现车辆在行驶过程中的驱动防... 详细信息

为实现高效率大范围的月面探索,载人月球车必须要能够克服月表低重力特性及非结构化月面环境带来的诸多不利影响。为此,提出了一种采用分层架构的载人月球车稳定操控策略,可完成整车全轮力矩矢量分配控制,实现车辆在行驶过程中的驱动防滑及稳定转向目标;同时,策略融合了差动制动防侧翻控制方法与车轮腾空检测报警方法,有效提升了载人月球车在高速行驶过程中的操控稳定性及主被动安全性能。基于MATLAB/Simulink环境完成了不同附着条件下移动操控策略的仿真分析,同时基于原理样机进行了实车验证。仿真及试验结果表明,所提出的移动操控策略合理有效,控制结果良好,适用于具有分布式驱动转向特点的轮式星球车辆,工程应用价值较高。

关键词：载人月球车操控稳定性主被动安全分布式驱动控制

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