SpiderFab空间机械臂系统耦合动力学计算与仿真

SpiderFab型空间机械臂是一种典型的漂浮基空间机械臂系统。为了定量的认识机械臂在运动过程中对基体的扰动影响,并以此为依据设计浮动基体的位姿控制系统,建立了系统的运动学、动力学方程。根据系统动量守恒条件显式的表达出基体与机械臂之间的速度耦合关系,并由此说明基体的位姿变化不仅与机械臂实时关节速度有关,还与机械臂的历史关节路径有关。为了更进一步说明系统内存在的动力学耦合问题,针对一个漂浮基三自由度空间机械臂系统,设计了三组仿真试验。三组不同的关节速度曲线作为输入条件,求解基体关节所受的扰动量。仿真结果证明了计算方法的正确性。     

基于改进 RRT ∗ 算法的智能轮椅全局路径规划研究

现实环境中智能轮椅大多数处在复杂场景下工作,其自主导航时对路径安全性等要求较高。 渐进最优随机搜索树 RRT ∗ 算法 基本满足移动机器人最优路径规划,但由于智能轮椅本体较大,容易与环境较近接触,因此可对环境模型进行膨胀并定义不同搜索步 长,使其规划出的路径远离障碍物。 其次为保证用户在使用智能轮椅导航时能够获得更高的舒适性,更高效的到达目的地,而借用启 发式约束采样思想和人工势场中引力场思想修剪此算法规划时的冗余节点,从而减小系统运行内存,随后结合轮椅的最小转弯半径, 提出最小段路径曲率约束策略和三次 B 样条曲线算法对路径进行平滑处理,使其更加适合轮椅行驶。 最终在 MATLAB 和 Gazebo 仿真 平台对改进前后算法对比实验,并将本文算法应用与智能轮椅实体上,试验结果表明,该算法能够有效解决智能轮椅全局路径规划问 题,能够明显提升全局路径规划效率,具有一定安全性,可为其移动机器人领域提供有效参考。     

多孔吸声材料声学模型及其特征参数测试方法研究进展

噪声是载人航天器的重要环境因素之一,航天器环境噪声升高会直接影响航天员工作和休息,进而影响空间科学任务.然而,以往在轨运行的载人航天器存在较多噪声过大的问题,多孔吸声材料已经在国际空间站应用并取得良好的降噪效果,我国空间站预计2022年底建成,了解声学多孔材的声学模型以及吸声机理对我空间站运营阶段的降噪具有重要的意义.基于刚性框架假设,多孔吸声材料声学等效模型分为经验模型和唯像模型,Delany-Bazley是常用的经验模型,采用此模型不能对多孔材料吸声的性能提供精确的预测,唯象模型考虑了声波在材料孔隙和空腔中的传播,可以准确预测吸声性能,因此Johnson-Champoux-Allard唯象模型被众多学者应用.流阻、孔隙率、曲率、粘胶特征长度和热特性长度等多孔材料声学特性参数是准确建立多孔材料Johnson-Champoux-Allard模型的关键,流阻测试方法包括直接气流法、声学阻抗管法、交流法和比较法;孔隙率的测试方法分为直接测试方法和声学阻抗管测试方法;曲率、粘性特征长度和热特性长度可以通过超声波进行直接测试,直接测量通常比较复杂、不太可靠并且具有破坏性,反演优化方法是获得多孔材料曲率、粘性特征长度和热特性长度的常用方法.本文概述了多孔吸声材料在国际空间站的应用情况,综述了多孔吸声材料声学等效模型的研究进展,介绍了多孔吸声材料吸声原理、声学扰动基本方程以及声学属性参数的测试方法,重点介绍了多孔吸声材料声学等效模型中的经验模型和唯像模型,进而对多孔材料声学等效模型中的声学特征参数的测试方法进行详细论述.     

基于高档精简指令集单片机的弹上记录仪

针对基于FPGA或51单片机与SRAM或FIFO实现的弹上记录仪存在着复杂度高、体积大等问题,提出基于高档精简指令集单片机与闪存实现弹上记录仪。该记录仪主要由单片机、闪存模块和地面控制平台构成,存储容量可编程最大为512MB;通过多级指令方式进行远距离检测,并采用了软件抗干扰技术。测试表明:基于高档精简指令单片机与闪存实现的弹上记录仪,具有体积小、操作简便、可靠性高和抗高冲击过载特点,能适应恶劣的飞行环境和经受高速着陆过程而不受损坏;该记录仪提供了一种弥补传统遥测在近地端遥测数据丢失的测试手段。     

集控站微机防误系统改造

在集控站管理模式下,乌海电业局所辖变电站的微机防误系统已不能满足需求,通过建立网络型操作票专家系统、完善监控系统软件的五防功能等,完善了集控站模式下的防误闭锁功能,降低了操作人员的工作量,提高了变电站运行的安全性。     

某无人机激光雷达隔振设计与试验测试

在无人机勘测、航空救援及电力巡检等任务中,激光雷达是一种必备的技术手段。由于无人机在飞行过程中激光雷达将受到复杂的振动工况,为了保证其正常使用和高精度工作,必须对激光雷达进行隔振设计。通过对无人机进行飞行试验得到激光雷达安装位置的振动响应信号;根据隔振理论设计了一款橡胶隔振器,并使用时间积分的方法进行了数值模拟;开展了隔振系统的振动试验测试,获取了激光雷达上某点的响应曲线。分析与测试结果表明：隔振器在x,y方向隔振性能均能达到90%,在z方向上隔振性能达到80%以上。仿真与试验结果一致性好,能够满足该无人机激光雷达系统的使用环境要求。     

面向星球探测的高速撞击穿透器缓冲防护设计与仿真分析

高速撞击穿透器以碰撞的方式嵌入天体内部,由于其着陆速度大,碰撞产生的过载严重,为了保证科学载荷在碰撞后能正常工作并且足够灵敏,必须对其进行减振防护。该研究对穿透器的减振结构进行设计,采用非线性有限元技术对穿透器的侵彻过程进行仿真分析,确定了穿透器的着陆速度,并研究了主要减振结构,即泡沫填充铝薄壁管,在碰撞载荷作用下的动态响应和能量吸收问题。从分析结果看,泡沫铝填充薄壁管在隔冲效率和能量吸收方面有较好的效果。     

基于模糊控制算法的智能液体点滴速度监控系统

为了实现对输液器液体点滴速度的自动调节和控制,通过对液体点滴实际情况进行分析,得到液体点滴速度的数学模型,并提出液滴速度的模糊控制算法。在此基础上,设计了一套基于PC机和89C52单片机的智能液体点滴速度监控系统。该系统以对输液器液体点滴速度、液位高度等参数实时检测数据为依据,通过电机调节点滴管壁的横截面积,实现对多个床位液体点滴速度的快速、准确控制,并提供了对异常状况的报警支持,在临床应用中取得了良好的效果。     

多系统协同仿真策略的火炮协调器可靠性分析

为了准确计算某自行火炮协调器可靠性,基于协同仿真策略考虑机械、液压和控制系统的参数随机性建立协调器系统参数化模型。采用基于Kriging和Monte Carlo的方法对协调器进行位姿可靠度计算。为了快速提高Kriging模型的准确性,选择使学习函数值最小的样本点代入模型中。提出了一种学习停止条件,保证了样本点符号预测精度且学习次数明显减少。计算结果表明：协调器位姿可靠度为99.82%,所提方法和AK-MCS+U(Active learning and Kriging-based Monte-Carlo Simulation+U function)相比失效概率相差0.001%,功能函数调用次数减少了38.27%,计算时间减少了37.6%。方法较好的解决了工程上隐式且非线性程度较高,仿真时间过长的问题。     

165kg焊接机器人有限元模态分析

为了使焊接机器人具有更合理的结构和良好的动态性能,在模态分析理论基础上,以165kg六自由度垂直多关节型焊接机器人为例,应用Solidworks软件建立了该机器人有限元模型,选取其三种典型位姿,分析了整机在不同位姿下的模态特性,找出结构薄弱环节并给出改进建议。计算出选定重要零部件的前5阶固有频率并进行模态匹配分析,验证了该机器人结构模态分布的合理性。提出的研究方法对于一般的工业机器人有限元分析与结构优化设计具有一定的借鉴意义。