基于豆荚杆的三棱柱式可展开薄膜支撑臂设计与优化

大型可展开支撑臂具有广泛应用于空间任务的潜力,传统的可展开支撑臂主要采用的是合金材料,而可展开豆荚杆作为一种轻型复合材料会大大降低空间结构整体质量。结合薄膜天线的应用背景,提出一种基于豆荚杆的三棱柱式可展开薄膜支撑臂形式,并进行设计与优化。建立豆荚杆支撑臂的参数化模型,分析豆荚杆刚度参数与几何参数的关系,根据支撑臂设计目标函数分析选择豆荚杆截面参数。研究三棱柱式豆荚杆支撑臂动力学优化模型,对支撑臂单元数、框架管外径和厚度、斜拉索直径和预应力等进行优化设计,实现薄膜支撑臂最小质量基频比。分析绳索预应力和单元数量的优化结果,研究参数优化对支撑臂力学性能的提高作用。     

载人月球车等效侧倾刚度和阻尼计算方法

载人月球车是月面探测必不可少的探测工具,以载人月球车为主的月面活动技术是载人探月及建立月球基地的关键技术。载人月球车移动系统作为承载平台不仅要承担一定的重量,还要保证宇航员在行驶中安全,需要研究其操纵稳定性,而在进行其操纵动力学建模时,等效侧倾刚度和阻尼取值的准确性直接影响其侧翻安全性计算的准确性。在通过对双横臂扭杆悬架结构的载人月球车瞬时侧倾刚度和阻尼进行数学建模时,发现其随车身的侧倾运动发生变化,而不为定值;当采用整个侧倾运动过程中的能量等效的方法,得到的等效侧倾刚度随车身的侧倾运动变化较小,接近定值。因此对不同的等效侧倾刚度与阻尼的取值方法下操纵动力学方程的计算结果与载人月球车的操纵动力学仿真结果进行对比与分析,得到较为精确的等效侧倾刚度和阻尼的取值方法,为载人月球车的操纵动力学和侧翻安全性的研究奠定基础。     

近似直驱双足机器人跳跃运动非线性优化及试验验证

跳跃是腿足式动物最常见的步态模式之一,通过快速有力的爆发性功率输出,动物可完成越障避敌等行为.然而,受制于执行器能力限制和高动态运动的规划控制难度,由腿足式机器人实现跳跃奔跑等运动极具挑战性.为此,设计一种基于共轴近似直驱结构方案的双足机器人样机,在三杆简化模型的基础上,确立支撑相和飞行相的约束条件,以跳跃高度最优为目标,将机器人系统的运动规划问题处理成有限维度的非线性优化问题,并采用变参数PID实现关节力矩跟踪控制.通过双足机器人跳跃试验,对运动规划算法的有效性进行验证.结果 表明,双足机器人样机能完成离地高度约为0.34 m(相当于50％的腿长)的跳跃动作,研究成果可为未来高越障性足式机器人研究提供理论支撑和技术参考.     

月球车轮地相互作用力学模型解耦及其应用

针对高度耦合的月球车轮地相互作用力学积分模型很难在实际中应用的问题,采用应力分布线性化、忽略比重较小的耦合项等方法,推导了解耦的封闭解析模型.利用轮地相互作用测试平台,对具有不同尺寸和不同轮刺的6种车轮进行试验.基于解耦模型研究了土壤参数的辨识方法,对轮地作用过程中的8个未知参数进行了辨识,并利用试验数据验证了该方法的...     

为月球车低能耗越障的摇臂悬架参数多目标优化

为满足月球车能耗低、重量轻的使用要求,基于月球车的越障工况,以各驱动电机能量消耗为目标函数,对月球车的摇臂悬架参数进行了优化,并建立了摇臂悬架参数模型。分析了月球车越障通过性条件,建立了悬架参数多目标优化的数学模型。采用极大极小值法,将多目标函数统一成单目标函数,利用序列二次规划法(SQP)进行优化分析,得到了悬架参数的优化值。结果表明,越障时电机能量消耗明显降低。     

危险传染病应急诊疗病房通风管道的优化设计

针对危险传染病的应急诊疗,研制出移动式危险传染病应急诊疗病房,为降低危险传染病应急诊疗病房的整体质量及棚顶的压力,以通风口的质量最轻为目标函数,以各个进气支路的进气量相等为约束条件,结合沿程阻力损失系数与管路横截面边长的关系式推导出通风管道约束函数关系式,利用MATLAB优化工具箱对模型求解,优化得到通风管道的最佳尺寸.根据优化设计结果设计了通风管道,满足实际使用要求.     

基于光-压电的非接触式弹性圆环独立模态控制

在接近紫外波长的高能光束均匀照射下,极化的镧改性锆钛酸铅(PbLaZrTi,PLZT)铁电陶瓷具有反常的光生伏特效应,即在两极间会产生很高的电压。利用此电压信号来驱动层合于柔性板壳结构的压电作动器,可以实现对柔性板壳结构的非接触式控制。为实现弹性圆环的非接触式独立模态控制,利用模态展开技术及振型函数的正交性设计余弦状正交模态作动器,并利用PLZT产生的电压来驱动层合于圆环上的聚偏二氟乙烯(Polymeric polyvinylidene fluoride,PVDF)压电模态作动器。在控制策略上采用速度反馈的定光强控制,通过模态速度符号来调节压电作动器与PLZT的连接方向,以实现作动器产生控制力的正/负切换。采用Newmark-β法对弹性圆环在不同光强下的动态响应进行数值仿真分析。仿真结果表明,在PLZT产生的电压信号的驱动下,压电作动器对系统产生的驱动力随光照时间成指数倍增加,且光照强度越大控制效果越好。     

常力封闭管内行走机器人机构类型研究

本文提出了用管径适应性系数A(A_(0.1))衡量管内行走机器人机构对管径变化的适应能力的方法,并用该方法评价了4种典型管内行走机器人机构。通过机构演化原理演化了各种形式的管内行走机器人机构,揭示了各种管内行走机构的内在联系,给出了各种行走机构驱动轮上正压力与机构参数的关系。本文还对斜叉式管内行走机构进行了实验研究。     

管内行走机器人机构的研究

本文提出了一种新型管内行走机器模型,探讨了模型的设计方法,并对该模型进行了实验研究,实验表明,该机器人能在水平或垂直上升管内平稳行走.     

管内机器人研究中的几项新技术

介绍了我们研制的管内机器人中应用的具有创新性的三项技术：１．轮式全主动新型行走机构；２．内壁环带视觉装置；３．新型离心喷涂器。