自由飞行空间机器人电联试实验平台的研制

为检验自由飞行空间机器人(FFSR)系统各个部件电接口传递信息的正确性及系统在轨执行任务的能力,采用数值模拟方法,通过软硬件结合的方式建立了FFSR电联试实验平台.该平台主要由主控计算机、主机系统、虚拟关节、虚拟视觉等4个功能模块组成.在此平台基础上建立了基于视觉反馈的机械臂运动控制算法和电机三环控制模型.该平台可用于对实际FFSR系统的数值仿真.对电联试实验平台的测试结果表明,该平台能够很好地完成对实际机器人系统通讯能力的模拟测试及系统控制算法的仿真验证.     

一种球形探测机器人运动控制系统的设计

针对球形探测机器人,设计了一种运动控制系统。系统中远程操作计算机提供任务规划服务,并实时监控机器人的运动状态。球载控制系统解析运动控制指令,并驱动控制机器人运动。试验验证了本文所设计的运动控制系统的可行性。     

空间两自由度机械臂操作能力及扰动分析

针对地面机器人的操作能力评价方法不能直接用于空间机器人的研究,采用微分几何中的活动标架方法,并引入体积元素的概念,将空间机械臂处于自由漂浮状态时系统动量守恒的特点融入体积元素建模中,建立了采用体积元素评价两自由度空间机械臂操作能力的数学模型. 利用所建立的体积元素模型,对空间两自由度机械臂的操作能力以及在运动过程中对安装基座的扰动性进行分析,并将分析结果与采用虚拟机械臂的方法得到的分析结果进行对照,证明了该方法的有效性.     

一种蠕动式管道机器人的设汁

提出了一种新型蠕动式管道机器人,分析了驱动机理和管道通过性。这种蠕动式管道机器人分为左右两个部分,两个部分通过柔性软轴连接。它的结构简单,仅采用一个电机既可以实现管道内的蠕动行走。制造成本低,且控制方法简单可靠。这种新型结构的管道机器人在工业管网检测领域有着广泛地应用前景。     

一种具有跳跃能力的自平衡两轮机器人动力学建模与越障控制

针对传统机器人越障能力不足的问题,结合本实验室设计的一种具有跳跃能力的自平衡两轮机器人,建立了机器人的动力学模型.分析了两轮机器人最大可控角的影响因素,建立了弹跳准备阶段的模糊滑模控制器,实现对机器人摆角与移动速度的控制.对机器人在起跳阶段做了动力学分析,对机器人在腾空阶段的运动做了动力学分析,同时根据障碍物外形,对其越障运动做了轨迹规划.最后,通过仿真与实验研究,验证了所建立的跳跃越障控制方法的有效性.     

新型变结构球形机器人运动分析

针对已有的变结构球型机器人在连杆爬坡机构展开状态下无法进行转弯的缺点,改进了原有机构,使其成为一种在两种运动模式下都可以进行原地零半径转弯的新型球形移动机器人。由于新型机器人的后轮也能提供驱动力,因此其爬坡能力也大大增强。建立新型变结构球型机器人爬坡和转弯的力学模型,并用仿真软件分别对新旧几款球形机器人的爬坡运动进行仿真对比分析,通过仿真分析验证了力学模型的正确性和新型机构对于增强机器人爬坡能力的有效性。在此基础上,对影响新型机器人爬坡能力的参数进行分析,为进一步提高机器人越障能力提供了理论依据。最后,通过样机试验进一步验证了力学模型的正确性、机器人的转弯灵活性和新机构对于增强机器人爬坡能力的有效性。     

两自由度空间机器人运动规划方法

采用微分几何中的活动标架方法,对空间机器人进行了建模分析,提出了以黎曼曲面上的测地线为依据进行操作臂与安装基座耦合状态下的空间机器人运动规划的方法。以空间机器人末端运动轨迹弧长作为黎曼度量,并融合系统动量守恒约束条件,建立了具有此种黎曼度量的黎曼曲面上的测地线微分方程,并对微分方程的初始条件进行了分析计算。最后以测地线作为空间机器人轨迹规划的方法,对2自由度机器人的运动规划进行了计算机仿真研究。     

计算机模拟技术在聚合物成型中的应用

介绍了计算机模拟技术在聚合物加工及成型中的应用，给出了国内计算机模拟技术在聚合物成型及加工中的应用实例。并展望了计算机模拟技术在聚合物成型加工中的应用前景。     

带有均压槽的气体静压推力轴承设计

针对空间机器人地面微重力模拟实验中存在侧向干扰力/力矩,工作台面不平整等特殊情况,设计了具有周向和径向均压槽的高承载力、高刚度圆盘气体静压推力轴承,并采用变形雷诺方程对轴承的承载特性进行了建模和数值分析.为了验证理论计算结果的正确性,使用Fluent对轴承的承载力特性进行仿真分析,并且分析了高压气体产生的冲击力对承载性能的影响.最后,在标准测试平台上对该轴承的承载力特性进行了实验,并与不带有均压槽的轴承进行对比分析,证明了结构设计和理论分析的正确性.     

机床自动换刀机构振动源确定及分析

由于换刀机构在换刀过程中产生的振动影响其换刀平稳性,为了分析振动产生的原因,确定振动源的确切位置,采用小波去噪和信号相关性分析等方法对测试的数据进行处理。通过时域信号与机械手输出曲线对比分析,最终确定换刀机构的振动主要由抓刀时机械手与刀具碰撞和插刀时刀具与刀套碰撞产生。根据不同条件下振动强度的变化规律,分析得出根据刀具质量合理地选择换刀速度能够减少振动强度。提出了一种用软件编程来实现振动源自动快速识别的方法,得出的结论和提出的方法为换刀机构设计优化及安装调试提供了依据和有效手段。