空间机器人手爪自动更换装置的研制

为了满足空间机器人对不同手爪的更换要求,研制出手爪的自动更换装置.该装置基于多种传感器,对机械手臂末端的位置、姿态以及对接时的工作状态进行实时检测,使机器人获取足够的信息主动进行调整,从而保证整个更换过程的顺利进行;同时,装置结构简单、体积小、刚度好,感知能力和环境适应能力强,智能化程度高,可以根据需要使机器人自动更换需要的手爪.     

CMAC算法中泛化特性分析

CMAC算法中,研究泛化性能是其中一项主要内容.泛化性能好,则网络的学习精度高.本文阐述网络的原理、结构、学习算法,对影响泛化性能的量化精度、采样精度及其之间的关系进行理论分析.并通过计算机仿真验证了当量化精度等于采样精度、量化精度大于采样精度时对网络精度的影响,得出量化精度应该大于采样精度的结论.提出一种利用基于多目标的遗传算法来确定泛化常数和量化精度的方法,并通过实例验证方法的正确性.     

基于执行时间约束的机器人关节空间轨迹优化

为在保证机器人运动轨迹的平滑性的条件下提高机器人工作效率,提出一种基于轨迹执行时间归一化处理的关节空间运动轨迹规划优化算法。对轨迹的执行时间进行归一化处理,分析关节空间位置、速度、加速度的运动轨迹相对于归一化时间的数学模型;考虑关节运动参数的约束条件,采用五次多项式拟合机器人在关节空间的运动轨迹,分析不同轨迹执行时间对关节位置运动轨迹的超调量的影响,实现机器人关节空间的位置轨迹优化;在M atlab环境里对机器人的运动轨迹进行仿真建模,完成机器人运动学仿真。多组仿真结果表明,该算法在保证机器人轨迹平滑的基础上,能保证轨迹执行时间最优,有效地提高机器人的运动效率。     

基于动态特征剔除的图像与点云融合的机器人位姿估计方法

针对动态物体影响传感器进行机器人位姿估计的问题,本文提出了一种基于动态特征剔除点云与图像融合的位姿估计方法。首先,YOLOv4和PointRCNN分别被用于识别图像和点云中的潜在运动目标并提取候选框。其次,在视觉定位方面,双目视觉与稀疏光流被用于路标点的构建与追踪,并根据候选框剔除动态特征点,随后构建重投影误差函数,通过基于RANSAC剔除的非线性优化方法求解相机位姿;在激光定位方面,提取前后帧的直线与平面特征点,并根据候选框进行筛选,基于特征点到直线或平面的距离构建误差函数,进而求解激光雷达位姿。为使系统不再局限于单一传感器的使用环境限制,通过自适应加权方法,有效融合了两种位姿结果。最后,通过KITTI数据集和动态场景采集的数据进行定量实验对比,验证了剔除动态特征后的位姿估计的精确性以及融合算法的有效性。     

基于nRF905仿变形虫机器人无线控制系统设计

提出一种基于射频通信的仿变形虫机器人无线控制系统设计．其无线功能主要通过射频芯片nRF905完成。利用C8051F410单片机作为微控制器,用以配置nRF905以实现对控制信息的无线发射和接收功能。测试结果表明,该控制系统方案能很好的工作,使得仿变形虫机器人在一些非结构环境下运动成为可能。     

基于状态约束的永磁同步电机的优化控制算法

针对永磁同步电机位置伺服控制采用的基本反推法存在状态量与控制量无法同时满足饱和约束的问题展开研究。基于永磁同步电机的非线性模型的相关度为三,且可描述成级联形式,研究人员提出运用基本反推法进行基本控制律的设计,但是基本反推法仅考虑控制量饱和约束条件而无法保证状态量在期望的范围内,且其引入的虚拟控制律的微分会导致计算量膨胀。针对这两个问题,首次提出在非线性控制模型中引入命令滤波器的算法,对算法进行数学推导,并通过虚拟仿真验证了算法的有效性。仿真结果表明,与基本反推法相比,提出的控制方案有较优的位置收敛速度和平稳性,能够保证控制量和状态量均在合理的区间内,而且显著地减少运算时间。     

Kinematics Simulation and Structure Optimization of Tilting and Lifting Mechanism of ITER Tractor

The ITER （international thermonuclear experimental reactor） tractor is an in-cask remote handling equipment, its tilting and lifting mechanism is important for the tractor operated with forty-five-ton plug in front of the ports of Hot Cell and VV （vacuum vessel） successfully. In order to better analyse the movement of this mechanism and decide the key design parameters accurately, a mathematical model of 7-1ink complicated plane mechanism was built up, and the calculation of design and kinematics simulation were implemented. The established mathematical model was proved to be valid by comparing the calculated result with that of kinematics simulation. Finally, the structure analysis and the optimization of its key part, tilting and lifting frame, were performed to guarantee the frame＇s strength in bearing the heavy load of plug.     

基于多感知的空间机械手爪控制研究

对融合了视觉、滑觉、角位移等多种传感器的欠驱动空间机械手爪,研究其对不同形状、质地的物体实现自适应抓取控制。通过传感器反馈控制机械手运动、抓取力,提高机械手的自主能力。在抓取模式选择中,采用基于专家系统的抓取规划,根据物体不同的形状、尺寸选择不同的抓取模式;在抓取力控制中,通过由PVDF制作的滑觉传感器反馈,采用基于滑觉信号的模糊控制方法,对不同质地的物体选择不同的控制参数。通过实验研究验证基于多感知的控制方法对各种物体可以进行可靠的抓取。     

基于离散单元法的砂轮磨料粉体流动性研究

目的在不同摩擦因数工况下进行磨料粉体自由卸料的流动性研究。方法根据粉体流动性评价方式,建立流动性表征指标;基于离散单元法原理,利用PFC3D软件建立料仓粉体自由卸料模型,仿真砂轮磨料在不同摩擦条件下的自由卸料运动过程;根据仿真结果,分析磨料粉体摩擦因数变化对其流动性的影响,利用表征指标评价流动性,建立流动性函数。结果摩擦因数为0.4时,磨料粉体的流动性能最佳。结论随着摩擦因数增大,砂轮磨料粉体流速减小,流动稳定性提高。