空间机械臂全局反作用优化及其地面试验研究

针对空间机械臂在运动过程中对其基座产生力／力矩反作用这一问题进行了分析,并提出一种关节轨迹参数化的全局反作用优化方法,用于减小机械臂的反作用力／力矩．基于气浮轴承方法,建立了3自由度空间机械臂反作用优化地面实验系统．最后,采用3自由度机械臂验证了该方法的有效性．     

空间机器人目标捕获过程中的载体姿态扰动优化

针对自由飘浮空间机器人在捕获目标的过程中会对其载体姿态产生扰动的问题,提出了一种新的笛卡儿轨迹参数化方法.建立了反映载体姿态变化的日标函数,该函数既可以限制机器人关节角的运动范围,也可以避免动力学奇异的影响.利用遗传算法进行目标函数的优化,有效降低了空间机器人末端执行器在跟踪笛卡儿轨迹时对载体姿态的影响.仿真结果验证了...     

双通道多级旋转变压器的标定和基于BP神经网络的误差补偿方法

通过高精度的编码器实现对旋转变压器的标定,为了提高旋转变压器的精度,提出了一种基于BP神经网络的误差补偿方法,用该网络对误差曲线进行训练,再将训练结果写入DSP程序中进行实时补偿。实验结果表明,通过该方法对误差进行补偿,可以将误差从±9′补偿到±0．3′,重复性好。     

薄壁角接触球轴承轴向刚度分析及其实验

针对薄壁角接触球轴承刚度分析中的多体接触协调变形的情况,以71718轴承为例进行了薄壁角接触球轴承的轴向刚度特性研究．根据单元大小对分析结果的影响确定合理的单元尺寸;利用所确定的单元尺寸建立71718轴承的三维有限元模型,并对其轴向刚度进行分析;搭建轴承轴向刚度测试平台,并利用该平台对71718的轴向刚度进行测试．实验结果与分析结果的对比可知,利用Hertz解析解计算时误差较大,利用有限元法得到的解与实际测试结果误差在10％以内．     

空间机械臂关键技术研究

对空间机械臂研制过程中的一些关键问题进行了研究,并提出了相应的解决方案,采用这些方案成功研制了6自由度模块化可折叠空间机械臂.针对空间机械臂的特点设计了相应的地面实验系统,并进行了必要的性能测试.     

固体润滑轴承的变预载跑合系统设计与试验

分析了MoS2薄膜用于固体润滑轴承的润滑机理,阐述了对MoS2固体润滑轴承进行跑合的必要性,详细介绍了所设计的变预载轴承跑合系统,进行了轴承的变载荷跑合试验,并对试验结果进行了简要分析。     

空间机械臂电磁制动器温升最优设计及热真空实验

采用遗传算法几何惩罚函数的方法对空间机械臂制动器电磁线圈温升进行了优化设计.首先针对空间机械臂电磁制动器对电磁力、电流以及磁场强度的限制要求,以温升为目标推导出优化模型.然后针对优化模型约束非线性问题,提出遗传算法结合惩罚函数的优化方法.本方法可在解决全局优化问题的同时保证计算过程中的解总是可行解.优化结果显示,线圈温升大大降低.最后,将制动器置于热真空环境模拟设备中,测出电磁制动器线圈温升曲线.实验结果显示,测得温升值与优化设计得出目标温升值基本吻合,验证了方法及设计的正确性.     

大型空间机械臂柔性关节的微分几何算法控制器设计

大型空间机械臂负责空间站大型负载的运输、装配,而关节柔性会在一些工况下造成振动.因此设计了一种大型空间机械臂柔性关节控制器.针对谐波减速器的引入而带来的柔性,建立了柔性关节的动力学模型;采用基于微分几何反馈线性化方法对柔性关节模型做了精确线性化解耦处理.对于线性化后的系统,为了克服不确定性及提高鲁棒性,采用具有较高鲁棒性和抗干扰性的滑模变结构控制规律来实现轨迹的合理跟踪.在Matlab/simulink中实现了线性化过程和滑模控制过程,对给定输入信号进行跟踪仿真,改变滑模控制的控制参数,得到控制参数对系统影响,验证了滑模控制的高鲁棒性,并能很好地跟踪输入信号.仿真结果表明,反馈线性化与和滑模控制的结合可以很好地应用于柔性机械臂的控制.     

一种七自由度冗余机械臂的奇异构形特征分析

总结了对七自由度冗余机械臂进行奇异性分析的常用方法,并引入了一种基于相关旋量抑制的方法。采用这种方法,对一种构型与加拿大臂2相同的七自由度冗余机械臂进行了奇异性分析,得出了七自由度冗余机械臂出现奇异时的5种情况。为了深入和形象地理解机械臂的奇异构形,针对每种情况进行了详细分析,得出了每种情况对应的奇异构形的几何特征,并用图解形式直观地给出了奇异构形的例子。     

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.