三手指空间手爪基于抓握力的模糊自适应控制

针对空间手爪在抓握目标物体的过程中,因接触碰撞而产生的扰动力可能会造成机械臂抖动和初始位姿改变,甚至将目标物体弹出捕获区,造成捕获失败的问题,提出了基于抓握力的模糊自适应控制策略,以削弱在抓握过程中因接触碰撞产生的扰动力,减小对机械臂造成的扰动。首先介绍了哈尔滨工业大学(HIT)自行研制的三手指空间手爪,对其抓握过程和接触碰撞进行了分析,提出一种柔顺控制策略,设计了基于抓握力的模糊自适应控制器。通过模糊控制器实时地调整控制参数,不仅可使系统稳定,而且具有良好的动态品质;控制器中的滑模控制还可以增强系统的鲁棒性。采用HIT在轨自维护机械臂在空间微重力运动平台上进行了抓握实验,实验结果表明设计的控制器和提出的抓握策略能够有效削弱抓握过程中的扰动力。     

蜗轮蜗杆副的空间操作器应用研究

随着机器人技术在空间领域的发展,需要有一种结构紧凑、简单可靠的机械机构用于机器人末端操作器的传动。蜗轮蜗杆副具有传动简便等优点,特别适于作为对夹式操作器的传动机构。针对蜗轮蜗杆副空间环境适应性研究尚不充分的问题,采用分析和试验相结合的方法对蜗轮蜗杆在机器人操作器中的安装实现、润滑、振动、高低温及寿命进行了研究。利用热真空罐、振动台等测试手段模拟空间环境对研制的蜗轮蜗杆副进行了空间环境适应性测试。研究结果表明通过合理的设计,蜗轮蜗杆副可以具备空间应用的能力,能够满足空间环境要求。     

轻型臂关节力矩传感器的设计

介绍了轻型臂智能关节力矩传感器的弹性体及信号调理电路设计，进行了传感器静态标定试验的研究，为改善传感器的动态响应特性，根据“逆模型”思想，采用最小二乘法、基于函数联接型神经网络法以及辅助变量法设计了力矩传感器的动态补偿器。实验结果表明，辅助变量法具有更好的补偿作用，设计的力矩传感器满足轻型臂系统的要求。     

Enhancing pose accuracy of space robot by improved differential evolution

Due to the intense vibration during launching and rigorous orbital temperature environment, the kinematic parameters of space robot may be largely deviated from their nominal parameters. The disparity will cause the real pose (including position and orientation) of the end effector not to match the desired one, and further hinder the space robot from performing the scheduled mission. To improve pose accuracy of space robot, a new self-calibration method using the distance measurement provided by a laser-ranger fixed on the end-effector is proposed. A distance-measurement model of the space robot is built according to the distance from the starting point of the laser beam to the intersection point at the declining plane. Based on the model, the cost function about the pose error is derived. The kinematic calibration is transferred to a non-linear system optimization problem, which is solved by the improved differential evolution (DE) algorithm. A six-degree of freedom (6-DOF) robot is used as a practical simulation example, and the simulation results show: 1) A significant improvement of pose accuracy of space robot can be obtained by distance measurement only; 2) Search efficiency is increased by improved DE; 3) More calibration configurations may make calibration results better.     

基于关节力矩的柔性关节机器人的控制策略

由于关节柔性降低了系统的带宽并影响系统的鲁棒稳定性,因此,采用基于关节力矩负反馈的控制策略。通过减小电机端有效惯量的方法可以大大提高系统带宽并增强鲁棒稳定性;在机器人的控制上,采用一种基于全状态反馈的复合控制结构,证明了系统的稳定性,并在现有的机械臂上实现了位置和阻抗控制实验,验证了该控制策略的有效性和可行性。     

基于分布式控制系统的空间大型末端执行器抓捕策略

针对空间大型机械臂冈其关节和臂杆柔性带来的抓捕前定位问题,为一种具有柔性捕获接口的新型末端执行器设计了分布式控制系统,并建立了以捕获环收缩速度为主要控制对象的抓捕策略,可实现稳定且高效的抓捕.其中,该控制系统由传感器单元、上层控制单元和3个模块化的底层驱动单元组成.传感器单元和底层驱动单元集成在末端执行器内部,采集系统...     

空间机械臂模块化关节传感系统设计

设计了空间机械臂模块化关节的传感系统,该系统包括力矩传感器、位置传感器、温度传感器和限位传感器等多种传感器.该系统为空间机械臂提供了丰富的感知能力,可实现位置控制、力控制及主动柔顺控制等多种控制策略.为了实现对关节位置的高精度测量,采用传感器信息融合的方法,并建了关节位置精度测量实验台.实验结果表明,关节位置精度可达0.03°,满足技术指标要求.     

基于手眼视觉的空间末端操作器的轨迹规划

空间机器人将用于对空间目标的跟踪、接近、包络和抓捕,由于机器人和抓捕目标均处于无约束自由飘浮状态,因此顺利进入捕获区并完成抓捕较为困难。针对漂浮机器人和漂浮目标对接困难的问题,利用末端操作器上的手眼视觉作为传感器系统对末端操作器的运行轨迹加以控制;利用动量守恒和动量矩守恒两大基本定理,推导了手眼视觉引导下空间机器人末端操作器为达到期望捕获位姿的轨迹规划,使得末端操作器可以规避末端操作器手指外形实现对目标的无接触跟踪和包络;利用气浮平台、被动6自由度模拟器实现了地面模拟空间失重环境,并在该试验平台上试验了机器人末端操作器对漂浮目标的跟踪和捕获。研究结果表明,基于视觉的轨迹规划可以协助机器人完成对漂浮目标的跟踪和抓捕。     

具有力矩传感器的柔性关节的振动抑制

针对具有谐波减速器的柔性关节机器人容易产生振动的问题,设计了一种轮辐式力矩传感器,该力矩传感器安装于谐波减速器输出端和机器人臂杆之间,用于反馈机械臂反作用于关节的扭转力矩,从而能够直接获得关节的振动状态信息.基于该力矩传感器信息和计算的关节名义输出力矩,提出了一种新的振动抑制方法,在传统力矩负反馈PD控制器基础上通过增...     

连续体机器人形状检测方法综述

综述了连续体机器人形状检测的不同方法,并对各种研究方法进行了分析比较,最后指出基于视觉、智能材料或者光纤光栅的单一检测方法和结合多种传感器的复合方法是未来的发展方向。