空间对接机构动力学仿真分析

以俄罗斯“异体同构”周边内翻式对接机构(APAS89)为研究对象,利用ADAMS建立对接机构的差动式机电缓冲阻尼系统的动力学模型。对差动式机构的动态特性进行仿真,得到系统的等效刚度和阻尼特性．对差动式机电缓冲阻尼系统及其主要部件的动态特性进行仿真研究。可以为对接机构设计提供仿真工具和设计依据。其仿真结果对空间对接机构的设计研究以及空间对接过程动力学建模具有参考作用．     

空间对接仿真试验台对接机构测控系统设计

为实现空间两飞行器的交会对接,需要对空间交会对接过程进行仿真调试。为此,构建空间对接半实物仿真试验台,克服无实物仿真环境的局限性,再现2个空间飞行器的交会对接过程。提出对接机构测控系统设计方案,描述其软件结构和控制流程,建立对接机构测控模型,通过RT-LAB实时仿真平台将模型下载到测控计算机上运行,实现对接机构传感器信号的采集和运动控制。试验结果表明,该系统模型能够模拟飞行器的交会对接过程,具有较好的实时性,系统运行稳定、可靠。     

周边式对接机构非设计接触模式的确定

接触点判断是飞行器对接动力学仿真的关键问题之一。当两飞行器初始位置、姿态、速度以及角速度偏差较大时,空间对接机构将可能发生导致对接失败的非设计模式首次接触,文中首次对此提出3类接触模式：导向瓣边缘与顶部圆弧接触,顶部圆弧与顶部圆弧接触,顶部圆弧与底部圆环接触。并根据Z-缓冲算法原理给出了非设计接触模式的判断准则以及数学表达式。针对顶部圆弧对应圆心角较小的特点,采用两条线段来逼近顶部圆弧使后2类接触判断得到简化。最后编制了仿真程序,给出了多组算例,算例结果验证了算法的有效性和正确性。     

农田信息采集机器人机构设计与奇异性分析

提出一种四轮并联机构的新型农田信息采集机器人．结构和越障原理分析结果表明,该机器人具有较 强的地形适应能力．为了研究机器人的奇异位形,根据雅可比矩阵的定义和D-H 矩阵法直接求出雅可比矩阵的解析 表达．根据机构的奇异性分类,利用动力学分析软件ADAMS 仿真得到了各奇异位形的精确位置和运动特点,与理 论分析相一致．根据以上分析设计的机器人物理样机能有效避免奇异位形．     

一种新的自组装模块化群体机器人——对接机构设计与自组装控制

基于新型自组装模块化群体机器人Sambot,研究并实现了多个机器人之间的自主对接与自组装控制．首先, 提出了一种由对接卡扣与对接卡槽组成的新型对接机构,它可以使多个Sambot在一定对接偏差范围内,从前、后、 左、右4个方向同时进行对接;其次,采用基于行为的控制方法,仅依赖机器人自身红外传感器的局部感知和通信能力, 实现了对接机器人寻找目标、导航和自主对接等自组装行为;最后,成功完成了两个Sambot的自主对接与自组装控制实验． 实验结果表明,本文提出的自组装控制方法可以直接扩展到多个Sambot的情形,来构建任意构型的集合体机器人．     

自重构移动微机器人设计与自动对接

设计了一种模块化的自重构移动微机器人系统。系统中的每个微机器人模块既可作为动力单元,拖动其它模块进行更远距离的探测,也可自动脱离成为无线通信节点,拓展整个系统的通信距离。通过这2种方式扩展了单个微型移动机器人的探测范围。研制了由1个红外接收器和4个红外发射器组成的导引系统,并基于其设计了一种新型的自动对接方法。最后进行了微机器人之间的对接实验,验证了该方法具有很高的效率和可靠性。     

用6-RUS型并联机构实现海上补给自动对接的关键技术

提出了用6-RUS型并联机构来实时调整对接喇叭口的位姿状态以实现海上补给中的自动对接.首先,对该机构支链的相对位置关系及约束进行了讨论,建立了该机构的逆运动学模型;其次,对该机构支链的受力情况进行了理论分析,基于凯恩方程建立了该机构的逆动力学模型;最后,对该机构在运动过程中电机输出转角及输出扭矩进行了数值仿真.仿真结果...     

一种混合输入并联拟人步态康复机器人的机构设计与分析

针对缺少适于在社区与家庭中使用的康复机器人的现状,研制了一种适于偏瘫患者在社区与家庭中进行不同步幅康复训练的新型机器人．通过探索正常步态及患者康复过程中步态运动的特点,结合社区与家庭的使用要求,基于并联机构设计了一种步幅可变的混合输入康复机器人．以身高185cm成人的正常步态为设计依据对机器人训练机构进行了尺寸综合分析,并对其运动学、工作空间、控制规律进行了分析与仿真,在理论上证明了该设计方案的可行性．样机试验结果表明,该机器人可通过改变曲柄长度和调整杆角度使受试者实现肩、膝关节活动度分别为-14.8°～23.7°、1.8°～66.5°,步长68cm以下的步态运动．     

爪型航天器对接机构容差性能分析

在航天器对接结构优化设计问题的研究中,航天器对接机构对在轨服务有重要作用,爪型航天器对接机构是新型对接机构.新型对接机构对对接任务的初始位姿偏差的容差性能需要进行研究,对接机构的性能将直接决定对接任务的成败.针对爪型对接机构的容差性能这一问题,利用三维造型软件Pro/E和机械系统动力学仿真分析软件Adams建立了爪型航天器对接机构虚拟样机模型,通过改变单参数变量方法进行对接过程仿真,对仿真结果进行对比分析,可为爪型对接机构的设计、对接初始条件确定和控制策略的制定提供参考.     

基于万向式关节的模块化自重构机器人

提出了一种基于万向式关节的模块化自重构机器人——UBot．该机器人模块结构紧凑、刚性好、运动灵活,具有运动、重构和处理任务的能力．它由许多标准模块组成,模块均采用万向式结构的正立方体外形,具有4个可以与相邻模块连接/断开的连接面．设计了钩爪式连接机构,它可以快速可靠地与相邻模块连接/断开,该连接机构连接后具有自锁功能,节省能量．设计了模块电气系统．最后进行了连接机构和机器人运动实验,证明了UBot系统的可靠性和运动灵活性．     

线驱动模块化七自由度机器人轨迹跟踪控制

阐述了一种线驱动与常规串联驱动相结合的混合设计方法．这种设计方法融合了线驱动并联机构和模块化串联机构的优点,而且混合驱动机器人的工作空间大于完全线驱动机器人的工作空间．文章首先介绍了混合驱动机器人的机构设计,也就是机器人的肩关节采用模块化串联结构,而肘、腕关节采用线驱动结构．然后利用几何分析的方法来解机器人前向运动学问题．在分析驱动线长与关节角之间变换关系的基础上,分别利用速度法和关节角增量法来计算机器人逆向运动学解．最后,使用VC++实现混合驱动机器人对直线运动轨迹进行跟踪的仿真,从而证明了文章所描述的设计方法的正确性．     

水下模块化自重构机器人构形拓扑转换

定义了水下模块化自重构机器人构形拓扑转换基本概念 ,并分析总结出构形拓扑转换的基本规律 .然后采用遗传算法对构形拓扑转换进行优化 ,有效地降低构形拓扑转换操作过程中的连接和断开操作次数 ,提高自重构效率 .     

Network-based reconfiguration routes for a self-reconfigurable robot

This paper presents a network-based analysis approach for the reconfiguration problem of a self-reconfigurable robot. The self-reconfigurable modular robot named ＂AMOEBA-I＂ has nine kinds of non-isomorphic configurations that consist of a configuration network. Each configuration of the robot is defined to be a node in the weighted and directed configuration network. The transformation from one configuration to another is represented by a directed path with nonnegative weight. Graph theory is applied in the reconfiguration analysis, where reconfiguration route, reconfigurable matrix and route matrix are defined according to the topological information of these configurations. Algorithms in graph theory have been used in enumerating the available reconfiguration routes and deciding the best reconfiguration route. Numerical analysis and experimental simulation results prove the validity of the approach proposed in this paper. And it is potentially suitable for other self-reconfigurable robots＇ configuration control and reconfiguration planning.     

一种新型模块化自重构机器人结构设计与仿真研究

设计了一种新型模块化自重构机器人单元模块——360bot,每个模块具有一个连续旋转的自由度．该机器人模块除具有模 块化机器人的普遍特征外,凭借其特殊而简易的结构,使得单元模块具有了独立可靠的运动功能,对运动环境的限制要求 较低,同时具有较丰富的连接：4个连接面,5种连接选择,使得单元模块在模块化系统中可以具有各个方向的旋转自由度 ,进而增加了模块组合系统的功能及种类．详细介绍了360bot的结构设计、运动学、动力学建模及仿真等内容．最后对 双模块的构型研究进行了总结分析．     

Design and Control of 6-DOF Mechanism for Twin-Frame Mobile Robot

A new lightweight six-legged robot that uses a simple mechanism and can move and work with high efficiency has been developed. This robot consists of two leg-bases with three legs each, and walks by moving each leg-base alternately. These leg-bases are connected to each other with a 6 degrees of freedom (DOF) mechanism. While designing this robot, the output force, velocity, and workspace of various connection mechanisms were compared, and the results showed that good performance could be achieved with a serial/parallel hybrid mechanism. The serial/parallel hybrid mechanism consists of three 6-DOF serially linked arms positioned with radial symmetry about the center of each leg-base; each leg-base is composed of two active and four passive joints. Walking experiments with this robot confirmed that this mechanism has satisfactory performance not only as a walking robot, but also as an active walking platform. Furthermore, in this robot, the entire leg-drive mechanism acts as a 6-axis force sensor, and individual sensors at the feet are not necessary. The forces and moments can be calculated from the changes in the joint angles. Experiments conducted verified that smooth contact with the ground by the swing-leg and successful switching from swing to support leg can be achieved using this force control and force measurement method.     

Modular Reconfigurable Robots in Space Applications

Robots used for tasks in space have strict requirements. Modular reconfigurable robots have a variety of attributes that are well suited to these conditions, including: serving as many different tools at once (saving weight), packing into compressed forms (saving space) and having high levels of redundancy (increasing robustness). In addition, self-reconfigurable systems can self-repair and adapt to changing or unanticipated conditions. This paper will describe such a self-reconfigurable modular robot: PolyBot. PolyBot has significant potential in the space manipulation and surface mobility class of applications for space.