微型飞行器的研究与发展

微型飞行器是90年代中期出现的新生事物，它正以日新月异的速度蓬勃向前发展。它的出现引起了世界各国的极大关注和高度重视。本文介绍了微型飞行器的概念和应用前景，重点综述国内外研究现状，总结出研究的关键问题，并提出了未来微型飞行器研究发展的趋势。     

二维直线运动平台几何误差建模与数字化分析

针对二维直线运动平台的定位精度受到绕X、Y、Z三个方向转动产生的角位移误差和沿着这三个方向的线位移误差的影响,采用一种基于三维模型的数字化方法对这些几何误差进行分析。通过参考坐标系和齐次变换矩阵建立二维直线运动平台几何误差运动学模型,并基于误差模型对运动平台的各项几何误差进行分配、计算和合成。基于以上误差分配原则对运动平台使用的导轨提出形位公差要求。通过上述工作,在虚拟样机设计阶段能对所设计结构几何误差进行预测,为后续精密运动的设计提供可靠的参考。     

一种混合驱动柔索并联仿生眼的轨迹规划

在与眼球运动相关的解剖学和运动学的基础上,设计了一种符合Listing定理的基于混合驱动柔索并联机构的3自由度机器人仿生眼.通过矢量封闭方法建立了逆运动学模型,求解出柔索并联机器人的雅可比矩阵和结构矩阵.利用达朗贝尔定理建立柔索并联机器人的力矩平衡方程组,采用广义逆矩阵的相关理论,以柔索张力矢量的2范数最小为目标进行张力优化.用蒙特卡洛方法计算出仿生眼球可达工作空间.最后,在Simulink环境下进行仿真,规划运动轨迹并得到柔索并联机器人运动特性的仿真结果,证明了本文设计的机构符合Listing定理.结果表明:基于混合驱动柔索并联机构的机器人仿生眼结构合理,数学模型正确.     

面向机载惯性稳定云台的微姿态参考系统的研究

基于MEMS传感器设计了面向机载惯性稳定云台的微姿态参考系统.首先,对磁力计受到的环境干扰磁场的影响进行了信号补偿;然后,在分析角速度陀螺、加速度计和磁力计等传感器特点的基础上,提出一种新的卡尔曼滤波算法模型;最后,通过性能测试,验证了微姿态参考模型具有较好的静态和动态性能,完全满足机载惯性稳定云台的需求.     

机载惯性稳定云台系统的研究

针对超小型无人直升机系统对机载云台的要求,首先,设计了二自由度的机载云台机构,然后,采用MEMS传感器设计了云台系统的微姿态参考系统,其中利用一种卡尔曼滤波算法实现各种传感器信息的融合,从而获得云台系统的最优姿态信息;然后,采用一种自适应模糊控制算法设计了机载云台的控制系统,该模糊控制算法具有模糊规则和解模糊自适应调节的性能;最后,飞行试验验证了云台机构、传感器系统和控制系统的可行性。     

一种超小型无人机舵机控制系统的设计

舵机控制系统是飞行控制系统和舵机之间的接口,是超小型无人机系统中一个重要的单元;对舵机控制系统在信号隔离、多路PWM信号采集、多路PWM输出、控制模式切换以及通讯等方面存在的技术问题进行了研究,提出了采用数字隔离器进行信号隔离、PCA采集多路PWM信号、一路定时器输出多路PWM信号、软硬件冗余的控制模式切换电路以及SPI高速数据通讯等方法,设计了基于C8051F121单片机的高可靠性、高冗余性的舵机控制系统;经过多次试飞,证明了其实用性.     

MXD2020E在天线伺服系统中的应用

MXD2020E加速度传感器一般多用于测量静态的物体的斜度和动态的振动，对于在飞行器和其他动态环境下，其误差很难满足要求，不能直接用于倾角的测量。本文探讨了MXD2020E型加速度传感器在微小型飞行器的天线伺服系统姿态测量中的应用，并有效解决了加速度传感器的动态性干扰问题，为微小型飞行器的姿态测量提供了一种新方法。     

多轴激光加工机器人光路几何误差建模方法研究

本文提出了一种激光光路几何精度建模的方法,用于多轴激光加工机器人光路几何误差的建模。在每个反射镜上定义一个与其固连的笛卡尔坐标系,用齐次列阵表示激光光路特征点(光源、入射点和激光光线末端点)和光线矢量在坐标系中的位置坐标和姿态方位,将激光光束在理想条件下和实际条件下的传输过程用4×4阶齐次方阵运算来实现,在此基础上提出光线几何误差反射传递函数,清楚地反映了各误差源对末端误差的影响情况,从而完整的描述了光束在传输过程中的实际误差。本文以五轴数控激光加工机器人为例,建立其光路传输路径和几何误差模型,试验结果表明了该方法的有效性。     

基于DSP的机载跟踪控制器设计

文中介绍了机载跟踪控制系统组成以及该系统实现的功能;详细地阐述了基于数字信号处理器(DSP TMS320LF2407F)所进行的机载跟踪控制器硬件系统的设计;描述了基于控制器实现低空跟踪控制的软件编程.经过三个阶段的实验、调试和不断改进,跟踪图像稳定、清晰,无滞后和拖尾现象;当目标突然加速和减速时,仍能稳定跟踪,无目标丢失现象,得到了较为满意的跟踪效果     

机器人仿生双眼的运动控制系统建模与仿真

首先分析人眼眼球的运动的特点和形式,然后,根据控制眼球运动的神经回路,建立了可实现人眼功能的机器人仿生双眼的数学模型.在生理学实验相同的条件下对该模型进行了仿真实验.仿真结果与生理学实验结果对比表明,该模型可实现平滑追踪、前庭动眼反射、视动反射、异向运动及复合运动.