基于手眼视觉的空间末端操作器的轨迹规划

空间机器人将用于对空间目标的跟踪、接近、包络和抓捕,由于机器人和抓捕目标均处于无约束自由飘浮状态,因此顺利进入捕获区并完成抓捕较为困难。针对漂浮机器人和漂浮目标对接困难的问题,利用末端操作器上的手眼视觉作为传感器系统对末端操作器的运行轨迹加以控制;利用动量守恒和动量矩守恒两大基本定理,推导了手眼视觉引导下空间机器人末端操作器为达到期望捕获位姿的轨迹规划,使得末端操作器可以规避末端操作器手指外形实现对目标的无接触跟踪和包络;利用气浮平台、被动6自由度模拟器实现了地面模拟空间失重环境,并在该试验平台上试验了机器人末端操作器对漂浮目标的跟踪和捕获。研究结果表明,基于视觉的轨迹规划可以协助机器人完成对漂浮目标的跟踪和抓捕。     

空间机械臂关键技术研究

对空间机械臂研制过程中的一些关键问题进行了研究,并提出了相应的解决方案,采用这些方案成功研制了6自由度模块化可折叠空间机械臂.针对空间机械臂的特点设计了相应的地面实验系统,并进行了必要的性能测试.     

空间机械臂关节固体润滑轴承的跑合实验与分析

介绍了空间机械臂关节轴承的固体润滑方式,分析了跑合对固体润滑膜润滑性能的改善作用。设计可以改变预载荷的跑合系统,并进行轴承跑合实验。为采用固体润滑技术解决空间机械臂关节轴承润滑问题提供了依据。     

空间三指形手爪的研制

随着空间机器人技术的进步,空间机器人将用于对空间漂浮目标的包络和抓捕.为了协助空间机器人完成对漂浮目标的捕获任务,研制了一种空间三指形手爪.利用单双手指、V形槽和捕获接口等机械元件,使得机器人可以对大范围位姿不确定的目标实现高精度的对接捕获.研制的蜗轮蜗杆、轴承、密封等机构具备空间环境适应性.在试验中,手爪在较大位姿偏移情况下捕获目标并锁紧在唯一位姿下.因此手爪具有较高的精度并且适应高低温度变化,具备了在空间环境中工作并抓捕对接目标的能力.     

大型空间机械臂关节力矩传感器的设计

设计了大型空间机械臂关节力矩传感器,采用Pro/E建立了弹性体的模型,使用ANSYS Workbench对弹性体进行了有限元分析,对比2种弹性体模型的灵敏度和线性度,最终选择剪切轮辐式弹性体;对设计的传感器进行标定,计算其静态特性指标,满足设计要求。     

基于改进蚁群算法的装配序列规划

针对装配序列规划问题,分析了基本蚁群系统的不足,提出了面向装配序列规划的改进蚁群算法,来获得最优或次最优的装配序列.改进蚁群算法中,将装配操作约束作为启发式信息引入状态转移概率中,通过获取零部件之间的装配关系设定可行转移范围.通过信息素残留系数的动态变化和影响转移概率的α、β参数的动态设置,提高了蚁群的收敛速度并有效地避免了其陷入局部最优解.通过实例验证了改进算法的有效性.     

空间机器人关节电磁制动器及其实验研究

针对空间机器人可能出现的失电失控问题,设计了一种新型双面摩擦弹簧电磁制动器。该制动器结合了ERA制动器和汽车盘式制动器的优点,相比普通弹簧摩擦制动器,该制动器在相同制动压力下可提供双倍制动力矩。利用有限元法分析了制动器电磁场的静态和动态特性,验证了制动器制动性能。通过对该制动器在真空高低温环境下进行多次制动实验,得到其制动力矩随制动次数变化的关系。根据实验前后摩擦副中各摩擦表面磨损状况的对比分析,找到了制动力矩改变的原因。为了使制动器稳定工作,提出了进行钛合金制动片表面处理以及在安装之前对制动器进行充分跑合的改进措施。     

模块化方法在HIT／DLR机器人技术中的应用

模块化设计方法在技术上和经济上都具有很多优点，因此模块化设计方法在HIT／DLR实验室的机器人技术中得到了广泛的应用，并取得了很好的效果。文章通过对HIT／DLR实验室用模块化设计方法所研制的三个不同项目实例进行分析，给出了模块化设计方法的几种应用形式，最后得出了模块化设计方法的共同特点：减少工作量、缩短研制周期、减少开发费用以及改善系统维护性。     

空间机械臂地面实验系统

为了测试可重构空间机械臂的性能,开发了空间机械臂地面实验系统.该系统采用气浮轴承实现空间机械臂的3维运动,该方法不需要对空间机械臂结构进行改造,且易于实现.采用该系统可以测量空间机械臂的整体性能,包括整体功耗测试,运动学、逆运动学算法验证及位姿精度测试.提出了一种基于三坐标测量机的空间机械臂位姿精度的测量方法,该方法操作简单、方便.基于上述方法建立了6自由度空间机械臂的地面试验系统,测试结果表明空间机械臂的功耗、绝对定位、定姿精度等指标均满足设计指标要求.     

支持装配件的成件管理系统研究与开发

传统的标准件库不支持组合件或装配件的存储.对装配件的特征进行分析,建立了机电产品成件数据库,该成件库具有可扩展性.为方便用户对零部件进行查询、使用以及管理,对不同用户分配的不同权限.结合用户登录权限,显示其对该成件系统所具有的功能权限.通过调用成件库中的成件可以直接同当前UG环境中的其它零部件进行装配.减少设计人员大量的重复劳动,提高产品设计效率.