绳驱超冗余空间柔性机械臂遥操作系统设计与实验研究

针对绳驱超冗余空间柔性机械臂的运动特点和在大范围工作空间快速运动、避障及狭小空间作业和触碰情况下精细操作等在轨遥操作任务需求,设计并研制了适应多种工况的基于手控器和虚拟现实（VR）手柄组合的遥操作人机交互系统。对狭小空间作业和避障等工况进行分析,提出了基于自由度动态组合和末端―臂形同步规划的遥操作方法。最后,完成了穿越卫星太阳帆板狭缝的典型实验,实验验证了遥操作系统的工程实用性,以及柔性机械臂遥操作运动规划方法的可行性。因此,配合使用多种人机交互方式组合的遥操作系统和相应的运动规划方法,可使操作者以更加直观自然的方式参与到遥操作系统中,有效提高操作员完成复杂遥操作任务的安全性和操作性能。     

ARM7加速度数据采集系统设计

设计一种基于Model1221单轴MEMS加速度计的加速度检测装置。该装置以ARM7处理器AT91SAM7X256为核心,可对振动加速度、静态加速度进行实时检测。通过AT91SAM7X256对实时接收的数据进行处理,并将处理后的数据实时显示,或者保存到存储设备上。     

失重环境下可控柔性臂的模态特性

在非重力场中,考虑控制器动态反馈的影响,对存在控制器定位约束的柔性臂系统进行动力分析,研 究其在相对平衡位置的模态特性．以具有柔性关节和弹性臂杆的可控柔性臂为研究对象,分析了控制器作用下的反 馈约束特性,将控制器位置和速度增益引入力边界条件,得到了耦合控制器参量的模态特征方程,证明了反馈约束 的存在使得系统特征频率为复频率,且模态主振型是复变函数．通过数值仿真,明确了可控柔性臂的模态特性与控 制器增益之间的关系,得到了不同于经典振动理论的结论．设计了可控柔性臂的仿失重实验平台,试验模态结果证 明了理论分析的有效性．     

一种球形机器人高速直线运动的自适应控制方法

具备高速精准运动能力是球形机器人技术发展的重要方向。针对高速运动状态下外界扰动和系统抖振等因素对球形机器人精准直线运行产生的影响,开展面向高速直线运动的分数阶自适应分层积分滑模控制方法的研究。提出面向高速直线运动的球形机器人标准动力学模型并且以此作为控制方法的研究基础,将积分项和分数阶微积分项与分层滑模控制方法相结合,并且对高速运动过程中的未知扰动进行自适应评估和补偿,基于BYQ-GS高速运动球形机器人对该方法的控制效果展开验证。研究结果表明,在高速直线运动状态下,随着速度的增大,该控制方法能够有效提高系统响应速度、收敛速度、稳定性和鲁棒性,对球形机器人高速精准控制的实现有重要的意义。     

基于曲率控制的球形移动机器人路径跟踪

基于曲率的控制方法,对非完整约束条件下的欠驱动球形机器人进行了路径跟踪问题的研究.建立了非完整约束条件下具有正交的两输入球形机器人的运动学和动力学模型,并通过输入变换得到一个两输入的二阶系统.基于非线性滑模控制方法分别设计了横向姿态控制器和纵向速度控制器.提出了一种曲率控制器,实现了球形机器人的路径跟踪.仿真和实验结果表明,系统的运动状态能够收敛到期望的邻域内,验证了控制方法的有效性.     

基于UG的一种虚拟装配技术的改进方法

本文在分析三维软件UG中的两种虚拟装配技术的基础上,针对胶印机在UG中虚拟装配设计的实际工程应用,提出了一种改善Top-down虚拟装配技术的算法,并对该算法的实现过程进行具体的阐述,指明其对虚拟装配技术的发展有一定的意义,最后给出了这种算法的程序流程图。     

冗余CAN总线系统设计

为了提高通信系统的可靠性和稳定性.研究了基于DSP TMS320LF2407、SJA1000和PCA82C250 的冗余CAN总线系统,给出了总线结构图、硬件原理框图和软件流程图,详叙了不同故障的检测方法和切换原理,开发了基于该冗余设计原理的CAN总线通信系统.测试结果表明.该设计可在总线出现故障的情况下,可靠地切换至另一路备份总线,保证了系统通信的稳定性与可靠性.     

空间自由漂浮机器人运动计算机仿真

通过对空间自由漂浮机器人系统的运动特性的分析,建立了基于视觉反馈的实时目标跟踪控制算法,构建了基于实际电机的关节电机闭环控制模型.并在VC环境下建立了一个基于OpenGL的机器人可视化仿真系统,利用该系统建立动力学模型.该仿真系统可以对空间自由漂浮机器人机械臂运动时基座姿态及位置的变化进行模拟.最后在此仿真系统上进行了运动学和动力学仿真实验,验证了系统数学模型的有效性和准确性.     

太空机械臂带故障运行控制研究

为了对出现故障的太空机械臂进行控制,本文先对太空机械臂故障后行为进行动力学分析。在此基础上,得出了太空机械臂带故障运行的控制方案。本文所提出的新控制方案是基于自由转动关节的,也就是说,故障关节完全失去了驱动力矩。为了验证方案的可行性,我们还利用平面两连杆机械臂进行了动力学仿真。     

基于DSP的无线运动控制方法

介绍了三种基于DSP的无线运动控制方法，无线接受器接收遥控器发射器的控制指令，将指令传送到DSP2407主控板处理，根据控制指令用PWM波控制两个电机协调运转。