大射电望远镜新构型的结构优化设计、虚牵索的抑制分析及风致振动实验研究

大射电望远镜馈源柔索支撑系统是一类大跨度柔索并联机器人(WDPR)。为了抑制悬索虚牵和馈源舱的风致振动,提出了在此机器人的动平台上增加盛液容器的结构新方案。首先,运用Guldin定理确定轮胎状附加容器中液体体积在并联机器人的不同俯仰角度处的静态分布规律,进而建立此机构的力学模型;其次,建立WDPR非线性两层优化模型,并应用遗传算法获得LT500 m附加容器结构的优化参数;最后,从数值分析和实验两种途径分别检验新方案克服悬索虚牵和抑制风振的效果。分析与实验结果表明与原构型相比,该结构方案能够抑制悬索的虚牵和风致振动。     

一种绳牵引并联机构的拉力分布方法

指出了绳牵引并联机构的拉力应满足的一些条件，提出了一种新的拉力分布方法。该方法把绳的拉力分为有效部分和无效部分，使有效部分非负和让无效部分取较小的正值，可确保满足绳拉力大于零的条件，且拉力的分布更加合理，并且两自由度并联机构加以说明，最后用仿真实例加以证实。     

风洞试验绳牵引并联机器人高精度控制仿真

针对一种应用于风洞试验的六自由度绳牵引并联机器人系统,研究其支撑的飞行器模型高精度运动控制问题.首先从系统运动学角度出发,针对绳与飞行器模型之间可能出现的干涉问题,基于绳系时变结构的概念,建立了一个单自由度时变运动方程.构建了驱动系统与飞行器的动力学模型,设计了基于飞行器位姿直接反馈的比例微分控制器,并进行稳定性分析.最后,分别以单自由度和多自由度运动为例,进行绳系结构非时变系统与时变系统的数值仿真.分析结果表明,本文所建立的数学模型是正确可行的,采用一种单自由度时变结构可以有效避免俯仰运动干涉.通过合理设置预紧力,可以避免运动过程中牵引绳松弛.采用PD控制率可以实现飞行器模型的高精度运动控制,从而满足风洞试验的实际应用需求.     

不完全约束绳牵引并联机器人的微分平坦性分析

针对3根绳牵引的3自由度不完全约束的平动绳牵引并联机器人的逆运动学、动力学进行分析,选择驱动器坐标为系统的平坦输出,通过理论分析和实例仿真表明不完全约束绳牵引并联机器人具有微分平坦性。     

任意不规则非匀质物体质心的测定方法

基于光学悬丝吊架试验台提出了一种运用丝牵引并联机构标定非匀质不规则形状物体质心位置的新方法。该方法首先对光学悬丝吊架试验台的工作原理进行简化建立基准数学模型,形成质心标定数学模型,随后针对质心标定数学模型进行静力学分析,通过坐标变换与矩阵运算方法获得在全局坐标系与局部坐标系下的解析解。并且针对此测量方法进行了测试试验,并对测量方法的主要误差来源进行了分析,最终提出了提高测量精度的有效措施。     

基于线驱转向的仿蝴蝶扑翼飞行机器人系统设计与控制

作为一种新型飞行机器人, 仿蝴蝶扑翼飞行机器人模仿自然界蝴蝶的生物结构和飞行方式, 能够有效地融 入并适应复杂环境, 在军民融合领域具有广阔的应用前景. 目前针对仿蝴蝶扑翼飞行机器人的研究大多停留在对生 物蝴蝶飞行机理的研究, 鲜有能够实现自由可控飞行的机器人系统. 本文设计了一款基于线驱转向的仿蝴蝶扑翼飞 行机器人, 名为USTButterfly-S, 其翼展50 cm, 重50 g, 可实现长达5分钟的自由可控飞行. 首先结合生物蝴蝶翅膀的 扑动特征, 设计了双曲柄双摇杆对称扑翼驱动机构. 然后模仿凤蝶的翅翼形状, 设计了仿蝴蝶翼型. 对翅膀的几何学 分析表明, USTButterfly-S的翅膀与凤蝶具有较好的形态相似性. 接着针对仿蝴蝶扑翼飞行机器人的转向控制问题, 首次采用线驱动机构拉动翅膀调节翅翼面积, 进而实现了USTButterfly-S的无尾航向控制. 最后集成自主设计的飞 控系统, USTButterfly-S能够实现室内盘旋飞行并进行实时航拍. 在实际飞行实验中, USTButterfly-S展现出类似生 物蝴蝶的飞行特征.     

Robot fish with two-DOF pectoral fins and a wire-driven caudal fin

This paper presents a robot fish with a wire-driven caudal fin and a pair of pectoral fins. First, the design of the robot fish is presented. The caudal fin is driven through wire-driven mechanism. The pectoral fins can perform two degrees-of-freedom motions, i.e. flapping (roll) and feathering (pitch). The pectoral fins can move in labriform mode for propulsion, or for other purposes such as turning and diving. Second, the propulsion analysis models for caudal fin propulsion and pectoral fins propulsion are derived. Finally, three types of experiments are conducted. Experiment results show that the swimming speed of caudal fin propulsion and pectoral fin propulsion match the model predictions. Moreover, with the caudal fin propulsion alone, the robot fish can swim up to 0.66 BL/s (body length/second); with the pectoral fin propulsion alone, the robot fish can swim up to 0.26 BL/s. The pectoral fins can significantly improve the maneuverability of the robot fish. Without using the pectoral fins, the turning radius of the robot fish is 0.6 BL; with the pectoral fins, the turning radius is reduced to 0.25 BL.     

4个1R2T绳牵引并联机构的工作空间质量之比较

引入比例系数、质量系数和全局质量系数来衡量工作空间的大小和形状，针对4个1R2T机构，比较了动平台处于相同2个姿态时工作空间的大小和形状。结果表明：绳与滑轮(或动平台)的连接点重合时，通常会增大转动工作空间；以转动工作空间的大小为准．发现了1R2T的完全约束定位机构中最好的构型；m=2n的冗余约束定位机构对大的转角提供一个大的平动工作空间。     

绳牵引并联机构的研究概况与发展趋势

总结了近20年来关于绳牵引并联机构的研究概况和研究内容；论述了绳牵引并联机构的构型、工作空间、刚度和冗余性等方面的研究；分析了绳牵引并联机构的应用前景与发展趋势，指出了绳牵引并联机构在建筑机器人、虚拟现实的力反馈装置和触觉装置、大型运动仿真器、大型射电望远镜、超高速机器人、超大工作空间的轻型机器人和风洞试验等领域的应用前景，展望了绳牵引并联机构的预期研究内容。     

基于局部模型逼近的一种绳牵引并联机器人自适应径向基神经网络控制

为了保证风洞试验绳牵引并联机器人(WTT–WDPR)末端执行器的位姿,提出了一种基于局部模型逼近的自适应径向基(RBF)神经网络控制.采用牛顿–欧拉法建立了飞机模型的动力学方程,并基于动态力矩平衡方程建立了驱动系统的动力学方程.采用RBF神经网络进行了局部模型的逼近设计和控制律设计,并通过构建Lyapunov函数对系统...