工业机器人在航天器装配应用中的质量安全管理

为解决航天器装配中大质量设备安装及人员安全保证问题,对工业机器人在航天器装配应用中的质量安 全管理进行研究。依据航天器装配中应用工业机器人的特点,通过激光扫描传感器实现机器人移动平台的碰撞预警, 对移动平台的防倾覆进行受力分析,采用柔顺控制方法,实现机器人对外界环境的柔顺响应;同时,提出在管理上 采取措施以规范、约束操作者的行为,达到在装配过程中的质量保证。该研究可为其他类似的自动化设备应用提供 参考。     

细长腔体检测机器人设计研究

对现有人力不可达腔体的几种机器人检测方式进行比较,针对安装有精密零件的某航天器腔体设计了一台检测机器人XN-600-3.该机器人基于柱坐标系设计,视觉系统固定在一条细长机械臂末端,由两自由度关节驱动深入腔内进行检测。该机器人的大部分功能集中在机座内,即机械臂的全部驱动件移至机座内,悬臂部分负载最轻刚度最高,执行系统拥有最优的动态性能。试验证明该机器人具有长行程、高刚度、大回转角、小回转半径的优点,检测过程中视觉系统振幅最大为0.6 mm.通过机械臂末端的高精度摄像机捕获图像,该机器人可用于腔内装配尺寸或焊接质量等检测项目。     

基于陀螺仪和码盘的自主定位机器人系统

为实现轮式机器人的自主定位,研究了基于陀螺仪与码盘的机器人自主定位方法,设计并实现了一种基于陀螺仪和码盘的自主定位机器人系统,对其布局安装方式、自主定位方法和校准、初始化流程进行了研究。选用GYROCHIP II型的陀螺仪和2RMHF型编码盘,制作了1：1实物机器人平台对机器人系统进行验证。机器人实际运动验证结果表明,该系统可在短时间内实现高精度的自主定位。     

人造侧线系统综述

侧线系统是水中动物特别是鱼类的重要感知系统,可以帮助动物有效感知周围的水动态环境信息。在水中机器人,特别是仿生机器鱼上设计和安装人造侧线系统,是当前水中机器人研究的新方向和热点。概述了鱼类侧线系统的结构特点和感知原理;介绍了人造侧线系统的实现原理和的实验研究状况;分析了人造侧线系统研究存在的一些难点和问题,并对今后的发展趋势和应用前景进行了展望。     

基于移动机器人的声源定位系统

介绍了一种协助移动机器人平台搜寻目标方向的声源定位系统。这种听觉系统的最终目标是服务于移动机器人，它所提供的听觉信息再匹配视觉信息，将指导机器人的运动路径。此系统基于时延估计算法，在这种算法中，首先通过能量探测声音起点，然后通过广义互相关法计算时延以确定声源的方向和位置。但是，如果听觉系统麦克风阵列的安装位置离机器人很近，由于采集声源时被马达噪音干扰，将会导致计算结果产生误差。为了克服以上问题，作者改进了广义互相关法。实验表明，本文中提出的声源定位系统可有效应用于移动机器人平台。     

航天器舱内设备热布局优化及仿真

针对航天器舱内安装板上设备控温需求,提出利用有约束条件下离散系统最优控制问题的数学模型,借助有限差分软件Thermal Desktop,并进行二次开发对安装板厚度和设备布局方案进行自动寻优仿真,通过计算安装板厚度、设备布局位置对设备温度的影响,得到满足设备温度、安装板质量等参数综合最优的设备布局方案,不仅节省了航天器上热控系统资源,同时较大程度地提高了可靠性。     

基于立体视觉的非合作航天器超近距离相对导航

为实现空间中无法直接获取位姿信息的非合作航天器的相对导航,在充分考虑目标星在空间中做自由翻滚的前提下,提出一种基于立体视觉的超近距离非合作航天器相对导航理论。根据相对位姿动力学模型推导其状态方程,利用立体视觉系统提供观测数据,在此基础上设计扩展卡尔曼滤波器,确定目标卫星相对于追踪星的相对位置,相对速度和角速度,从而优化和引导机械臂捕获目标航天器,并通过实例进行仿真验证。仿真结果表明:该方法对相对位置的估计精度优于0.01 m,相对姿态精度优于0.02?,能有效提高超近距离非合作航天器相对导航的精度。     

六轮六驱火灾巡检机器人

为满足城市环境预防火灾的需要,设计一款适用于火情监测且运动灵活的巡检机器人。该机器人由移动平台与云台组成,悬挂系统使用摇臂转向架结构,采用6轮6驱的驱动方式运动;底层控制系统采用嵌入式设计,集成超声波传感器、温度传感器、烟雾传感器、灰度传感器、摄像头和无线通信模块,通过巡线的方式实现机器人的自主移动;设计一款遥控器手动控制机器人运动;对机器人主要部件进行静力学分析,利用Adams软件进行仿真实验,搭建实验样机进行巡线实验。结果表明,该火灾巡检机器人具备可行性。     

基于ZigBee 技术的多机器人通信技术

针对目前多机器人控制系统没有将Zig Bee无线通信技术运用到其设计中的问题,设计一种基于Zig Bee无线通信技术的多机器人间协调控制的通信系统。该系统通过2.4 GHz频段的Zig Bee CC2530模块对每个机器人和手持控制终端分配一个地址,实现机器人之间的通信,机器人和手持控制终端之间的通信。使得机器人自身具有一定的智能性,而又不脱离人的掌控。实验结果证明:此通信系统可以使机器人充分利用时间、空间上的分布性与高效性更好地协作,共同完成任务,展示其良好的应用价值。     

基于磁导引和2 维码定位的机器人自动导航

鉴于磁导引导航的优点,结合2 维码地标辅助定位的方法,提出一种新的轮式机器人自动导航系统。采 用模块化设计的思路设计出机器人的硬件系统,分析研究各模块的关键技术以及路径规划算法。搭建基于Data Man 及Arduino 的机器人软件平台,并在实验场地进行机器人导航实验。结果表明：该系统能实现机器人自动导航的要 求,可以作为研发平台推广应用到物流和室内搬运等场合。     

楔形螺纹紧固件性能试验研究

为了验证楔形螺纹紧固件的防松性能,分析了楔形螺纹紧固件的特点,选取4种适合航天产品使用的紧固件防松方式进行振动试验,获得了防松性能对比结果,证明楔形螺纹较传统防松方式效果更好。在楔形螺纹紧固件扭矩系数测试试验中,以扭矩、预紧力测量为手段,以应变值为桥梁,得到了本次试验所用M10规格楔形螺纹紧固件试验件的扭矩系数。试验方法和结果,为该类螺纹的进一步研究提供了参考借鉴。     

基于工业机器人的卫星舱板安装方法

为解决机械式6自由度翻转架车进行舱板安装时存在的问题,提出一种基于工业机器人的卫星舱板安装方法。采用移动机器人结合简易支架车的作业模式;采用机器人柔性力控技术实现舱板的自动销钉导向装配。研制成果应用至我国北斗三号的舱板安装中,单个舱板装配时间由以往的1 h以上缩短至30 min以内,操作人员由5人减少至3人,实际应用完成舱板装配400余次。结果表明：该方法为北斗三号的密集研制争取了宝贵时间,可为其他领域大重量部件的安装提供参考。     

并联式自动加注机器人运动学标定

为解决并联式自动加注机器人在高精度运动学逆解建模的问题,以并联式自动加注机器人为对象,对其 运动学标定进行研究。采用矢量微分法建立位姿误差模型,对各误差源对动平台末端位姿的影响规律进行分析,寻 找合适的标定位置,并以位姿均方根误差最小为目标函数,使用粒子群算法对神经网络结构进行优化,最后通过仿 真试验对其进行验证。仿真结果表明：该方法能有效提高并联式自动加注机器人的精度,为后续实验应用提供了理 论依据。     

具有广义肩关节的上肢康复机器人优化设计

肩关节作为上肢运动的基础,肩关节康复训练范围的大小是决定上肢整体康复效果的重要因素。为帮助上肢残障患者进行康复训练,设计一种具有广义肩关节的康复机器人,该机器人的肩关节具有6个自由度,与人体生理结构上的肩胛带复合结构相协调。现有康复机械臂存在肩关节驱动数量多、工作空间小的问题,为此在给定工作空间条件下对机械臂肩关节转动轴线夹角进行了优化设计。利用指数积公式和Paden-Kahan子问题计算方法分别求解康复机器人盂肱关节的3个转动副运动学正反解,提出一种角度评价指标优化转动轴线夹角的方法。结合MATLAB软件分析机械臂盂肱关节与人体的干涉情况,给出机器人盂肱关节相对于人体的最优安装位姿。求解整个6自由度肩关节康复机器人的运动学正反解,通过实验验证了优化后的机器人盂肱关节结构比传统正交结构在相同安装空间下可达运动空间更大。结果表明,优化后的6自由度肩关节康复机器人,具有在较小安装空间内实现较大活动范围的特点。     

基于虚拟立方镜的航天器总装精度测量新方法

为解决使用常规基于真实立方镜的航天器总装精度测量方法无法测得设备在航天器坐标系下安装角度的问题,提出一种基于虚拟立方镜的航天器总装精度测量新方法.利用2个毫无关系的矢量成功构建一个虚拟的立方镜,再以其为传递基准来测量计算出被测设备在航天器坐标系下的安装角度,并进行实例仿真.结果表明:该方法已经过验证,并得到各方一致认可,可应用到后续型号的总装精度测量工作中.     

导弹子母战斗部自动化总装系统

针对国内外导弹子母战斗部装配现状及问题,提出自动化装配总装系统方案.利用机器人视觉识别系统辅助机器人完成重要、高危和重复性的子弹药装填;采用激光打孔技术,通过机器人位置变化和刀具的自动更换方式实现蒙皮柔性快速制孔;利用激光雷达系统实现导弹子母战斗部舱段在线实时测量;采用AGV小车进行导弹子母战斗部快速转运、对接.结果表明,该方案能显著提高导弹子母战斗部自动化装配生产效率和本质安全度.     

一种新的小口径炮弹紧口装置

针对小口径炮弹紧口的特点、技术要求以及生产过程中存在的问题,提出一种新的自动紧口方式。通过控制紧口槽的深度和紧口槽的位置,间接地控制小口径炮弹拔弹力的大小,确保紧口后炮弹的拔弹力的一致性;并使用气液增力缸来提供紧口的驱动力,既保证了紧口节拍又减小了设备体积。使用结果证明,该新型紧口装置设计先进、上下料方便,紧口力便于自动调整,拔弹力一致性好,偏差在允许范围内,提高了弹药的品质,保证了杀伤力,有一定的推广价值。