空间站组合体3D展示产品

空间站是航天强国建设的重要标志,是国家级太空实验室和国际科技合作交流平台.此次空间站组合体3D展示产品亮相珠海彰显我国的大国实力和影响力. 中国空间站命名为"天宫",基本构型由核心舱、实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ3个舱段组成,呈T字构型,核心舱居中,实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ分别连接于两侧. 核心舱是空间站的主控舱段,被命名为"天和",是空间站的管理和控制中心,也是航天员休息的主要场所,配置对接口供飞船等飞行器访问对接,支持开展空间科学实验和技术试验.     

中国人未来的太空房间——“天宫一号”

随着我国航天技术水平的不断提高．太空空间站也逐渐揭开了神秘面纱。我国目前研制的“天宫一号”空间实验室采用的是两舱结构．分别为实验舱和资源舱。实验舱可保证舱压、温湿度、气体成分等航天员的生存条件．用于航天员驻留期间在轨工作和生活．密封的后锥段安装有再生生保等设备．实验舱前端安装一个对接机构及交会对接测量和通信设备,     

LED舱外照明灯

中国科学院上海技术物理研究所研制的用于神舟七号载人飞船出舱活动的LED（发光二极管）舱外照明灯．伴随航天员圆满地完成了出舱活动。     

核环境多关节蛇形机械臂的运动控制系统设计

以核聚变反应舱的探测和维护作业为例,设计一种具有多关节串联式结构的蛇形遥操纵机械臂系统,结构采用轨道推送加悬臂调整的复合式操控方案。针对机械臂执行全舱作业的运动需求,对机械臂运动轨迹进行仿真分析。设计包括路径规划与轨迹控制等的机械臂运动控制算法,构建各关节在运动学上能够同步运行的多轴协调控制系统。通过搭建模拟舱几何环境,对机械臂进行运动测试,完成关节旋转角度的控制精度评估。构建机械臂系统的重力补偿模块,通过柔性模型的仿真验证对机械臂系统的末端定位精度加以评估。测试结果验证了运动控制系统的有效性。     

“飞天”舱外航天服数字一览

我国自主研制的“飞天”舱外航天服能使宇航员免受太空微流星体撞伤．并能过滤一定程度的辐射。“神七”航天员穿着我国研制的舱外航天服圆满地完成了出舱活动．这种命名为“飞天”的舱外航天服的数字指标是：     

SpaceX公司展示新型载人“龙V2”飞船

美国空间技术公司（SpaceX公司）展示了其开发的新型航天器——＂龙V2＂飞船。该飞船用了众多下一代航天器技术,最多可搭载7名航天员,既可与国际空间站自动对接,也可在航天员的控制下完成对接,而且对接任务无需国际空间站机械手臂的协助。     

对偶四元数法求解自由浮动机器人运动学

在卫星维修,空间建造和轨道碎片清理等任务中,在轨服务机器人是最佳选择。在轨服务空间机器人通常由基座卫星和与其相连接的一个或多个机械臂组成。由于基座不固定,空间机械臂运动学比地面固定机械臂的情况要复杂得多。该文提出了一种求解在轨服务自由浮动机器人的运动学正逆解方法,以及它的速度运动学正逆解方法。该方法采用对偶四元数来进行运动学求解,因此比基于齐次变换的经典方法的计算效率更高。通过将动量守恒定律引入到运动学模型中来求解运动学问题,该方法适用于具有任意数量的机械臂、混合移动铰链和转动关节的空间机器人。已通过运动控制过程模拟对该方法进行了验证。     

在轨服务飞行器机械臂系统运动规划

为了研究在轨服务飞行器机械臂系统的运动特点,控制和规划其运行轨迹,文中将系统运动守恒模型转化为以关节角速度为控制输入变量的非线性控制系统状态方程,确定以能耗最小为主要目标,同时满足初末位置、角速度等约束条件的多种目标函数,运用实数编码的遗传算法求解最优控制变量.利用机械臂从初始位形运动至指定终端位形的过程为仿真算例,验证了这种规划算法的可行性,同时分析了机械臂系统运动对基座的扰动情况.仿真结果表明,该算法能够用于控制和规划在轨服务飞行器机械臂系统的运行轨迹,为优化OSV的在轨服务操作提供理论参考.     

航天与航空

我国空间站机械臂系统方案顺利通过综合评估由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院研制攻关的我国空间站机械臂系统方案顺利通过综合评估,其系统功能达到空间站总体要求,技术指标满足任务需要,关键技术识别准确     

质量检验在新一代运载火箭总装总测质量控制中的作用

近年来,新一代运载火箭承担了我国"嫦娥"五号月球探测器、中国空间站"天和"核心舱、"天问"一号火星探测等重大航天发射任务,是我国由航天大国迈入航天强国的重要标志.新一代运载火箭技术具有跨度大、状态变化多、飞行子样数量较少、承担的发射任务极其重要等特点,因此,新一代运载火箭总装总测的质量控制不可小觑.质量检验是质量控制措...     

空间机器人多臂精准协同控制技术

为了解决单臂空间机器人在轨服务任务中机械臂末端位姿控制精度有限的问题,提出了一种空间机器人多臂精准协同控制方法,该方法以3条7自由度机械臂的空间机器人(SR)为研究对象,利用Kane方法建立了具有通用性的SR动力学模型,该模型包括本体动力学方程与各条机械臂动力学方程两部分;在此基础上,基于李雅普诺夫稳定性理论,设计了SR捕获目标过程中机械臂各关节的轨迹跟踪控制律,克服了机械臂的运动抖动问题．仿真结果表明,该方法可保证机械臂末端按照期望的轨迹运动,并且能提高机械臂末端位姿控制精度．     

基于柔性关节的非合作目标在轨捕获技术及仿真

在轨服务技术的飞速发展使空间非合作目标的在轨捕获技术成为迫切需要解决的关键问题。针对当前在轨捕获非合作目标时存在的风险,提出使用磁流变技术来解决。磁流变技术在汽车悬架系统以及月球车的着陆装置中已经有很多成熟的应用,但尚没有应用在空间机械臂的在轨捕获中。将磁流变阻尼器关节安装在空间机械臂关节上,用来缓冲碰撞时产生的）中量,实现非合作目标的在轨捕获。     

航天器在轨可更换模块机构与结构设计

航天器常在其任务中出现功能失效,造成巨大的损失,而在轨模块更换技术则是利用空间机械臂自主对可接受在轨服务航天器进行故障模块更换、升级、补充消耗品等。通过对在轨可更换模块在轨服务的任务、在轨可更换模块的组件构成,从而得出在轨可更换模块的机构设计方案,进而又对在轨可更换模块进行结构设计,利用SolidWorks软件建立该结构的三维模型,实物模型验证了其可行性。     

面向空间机械臂操作任务的模仿学习策略

为提高空间机械臂克服空间扰动的能力,降低关节力矩波动和能量消耗,提出了一种基于动力学约束的空间机械臂模仿学习策略.该策略分为两个阶段:第一阶段为基于高斯过程的模仿学习,利用运动学实例,采用高斯过程算法建立当前任务的运动模型,再根据当前环境,通过运动模型生成当前任务的期望轨迹分布.第二阶段为基于动力学约束的控制器设计,该控制器以第一阶段输出的期望轨迹分布为输入,以关节期望力矩为输出,在保证轨迹符合任务要求的同时,生成更加平滑的关节控制力矩.采用该模仿学习策略,用天宫二号空间机械臂在轨操控电动工具来定位螺钉,实验验证了该模仿学习策略的有效性.实验结果表明,与传统模仿学习加计算力矩控制的策略相比,采用基于动力学约束的空间机械臂模仿学习策略,机械臂的大负载关节力矩波动的峰-峰值可减少45%,波峰数可减少40%,能耗可减少31%,且关节力矩、加速度和速度更加平滑.该策略不仅克服了环境位置变化的不利因素,而且还降低了关节的力矩波动和能量消耗,提高了空间机械臂运行的平滑性,对高性能空间机械臂的在轨服务应用具有重要意义.     

基于深度学习和机器视觉的多源数据感知技术研究

机械臂位姿误差容易导致运行轨迹偏离,影响机械臂定位效果.为此,将机器视觉技术与深度学习算法有机结合,形成一种高性能的多源数据感知方法,以采集高精度的机械臂位姿数据.首先,基于视觉成像原理,设计多摄像机机械臂位姿数据采集方案布局,以获取视觉图像坐标与机械臂位姿的关系;其次,以卷积神经网络为核心,构建具有5层卷积层、4层最大池化层以及3层全连接层的深度学习模型,用以融合多摄像机采集的机械臂多源图像数据;再次,运用批量梯度下降法,优化模型的卷积核W和偏置参数b,以深度刻画图像特征;最后,结合机械臂位姿模型,得到精准的运行位姿数据.经测试检验,用本文方法感知机械臂的仰俯角、偏航角、翻滚角的最大误差值均小于0.6°,数据感知度较高,可以为机械臂工作路线的规划、机械臂行为的精准控制提供准确的数据基础.     

在轨服务飞行器机械臂系统动力学模型

将带机械臂的在轨服务飞行器(on-orbit service vehicle,OSV)等效为自由漂浮空间机械臂(free-flying space manipulator,FSM)系统,建立系统简化动力学模型。以单臂二关节机械臂平面运动为算例,分析了机械臂运动对OSV整体姿态的影响。该动力学模型既可用于分析OSV机械臂系统的运动规律,又可用于研究机械臂系统的运动规划问题。     

基于尿素电氧化技术的空间站新型污水回用系统设计

空间站中水资源的补充对实现宇航员长期在轨驻留至关重要。将航天员的尿液处理后循环回用是供水的必要途径之一,其占据了回收水量的绝大部分。然而,传统尿液处理方法存在设备庞大、流程复杂和原子利用率低等问题。因此设计了新型污水处理及回用系统：基于尿素电氧化技术处理尿液,引入甲烷燃料电池与Sabatier反应器和氢氧燃料电池联用,以进一步利用尿液处理产物,通过设计分级处理及动态调控系统,精准配置空间站内水资源。该设计系统有助于节省宝贵空间并降低处理能耗,有望提高水的回收率同时实现资源的优化配置,为空间站内水资源的循环利用提供新思路。     

多关节新型机械臂设计及其坐标反馈系统研究

研制了一种多关节新型机械臂及其实时坐标反馈系统.机械臂由转动基关节、第一俯仰关节和第二俯仰关节三部分组成,转动基关节由轻型薄壁轴承支撑,采用步进电机驱动;第一俯仰关节采用步进电机直接驱动;第二俯仰关节采用步进电机经由同步齿形带驱动.机械臂由MCS-51单片机通过专用驱动器控制,机械臂末端坐标能够通过控制系统在液晶屏上实时反馈.实验表明:该机械臂运动准确,电气控制系统稳定,坐标反馈系统能够实时反映机械臂末端的坐标变化,可以满足该机械臂在科学研究、教学演示等多场合的任务要求.     

基于径向基函数神经网络的空间漂浮机械臂装配控制

针对空间漂浮机械臂在轨装配中动力学模型失准、待装配模块质量特性未知情况下的精确控制问题，本文提出了一种基于径向基函数神经网络补偿控制的装配方法。给出空间漂浮装配机械臂的构型设计及动力学模型描述，设计了一种基于径向基函数神经网络原理的补偿控制率，进行了稳定性与收敛性分析，推导出基于径向基函数神经网络神经网络的空间漂浮基座机械臂装配控制自适应律。不同工况下的在轨装配仿真案例表明：基于径向基函数神经网络原理补偿的控制方法能够控制机械臂末端执行器在未知特性大负载作用下快速准确地跟踪期望轨迹，而不进行补偿时控制器性能下降严重、甚至失效。所提出装配控制方法具有较强的工程实用价值，能为未来空间装配任务提供有效借鉴。     

“空间站”释义

空间站是指运行在外层空间的人造太空舱,广义上为航天器的一种.和宇宙飞船相比,空间站并不一定会搭载着航天员发射升空,也不一定会具备推进和着陆用的设备,但空间站有适合人类长时间居住的设计,