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3D图形预测仿真及虚拟夹具的大时延遥操作技术

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西安交通大学学报 2008年第1期42卷 78-81页

作者：蒋再男刘宏谢宗武赵京东哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001 德国宇航中心机器人及机电一体化研究所柏林82230

以空间机器人在轨服务为背景,建立了卫星在轨自维护系统的地面遥操作平台.远端由安装在卫星本体上的一个四自由度机器人和灵巧手的臂/手系统组成,当卫星出现故障时,遥操作者通过空间鼠标和力反馈数据手套分别控制远端的臂/手系统排除卫... 详细信息

以空间机器人在轨服务为背景,建立了卫星在轨自维护系统的地面遥操作平台.远端由安装在卫星本体上的一个四自由度机器人和灵巧手的臂/手系统组成,当卫星出现故障时,遥操作者通过空间鼠标和力反馈数据手套分别控制远端的臂/手系统排除卫星故障,实现卫星的自我维护.对于地面-太空之间通讯的大时延,利用3D图形预测仿真技术克服时延的影响,并采用虚拟夹具法提高遥操作系统的安全性和操作性能.在大时延及变时延(约7 s)的条件下,实现了武汉遥操作哈尔滨的自维护机器人臂/手系统,成功地完成了打开太阳能帆板的典型卫星在轨维护任务,验证了该方法的有效性,为今后实际空间机器人的地面遥操作提供了经验.

关键词：空间机器人遥操作时延预测仿真虚拟夹具

基于OpenGL的模拟双目建模平台研究与仿真

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哈尔滨工程大学学报 2017年第6期38卷 939-944页

作者：刘阳谢宗武王滨刘宏蔡鹤皋哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室

针对空间机器人视觉伺服地面验证实验过程中相机无法获取真实图像问题,本文研究了相机成像的数学模型,搭建了基于Open GL的模拟双目建模平台。该平台能够提高视觉算法的研究效率,并能排除实验条件下各种未知的不确定性因素。利用模拟棋... 详细信息

针对空间机器人视觉伺服地面验证实验过程中相机无法获取真实图像问题,本文研究了相机成像的数学模型,搭建了基于Open GL的模拟双目建模平台。该平台能够提高视觉算法的研究效率,并能排除实验条件下各种未知的不确定性因素。利用模拟棋盘图像进行相机标定并与预先设定相机的内外参数矩阵对比,验证了该平台的正确性。

关键词：双目视觉虚拟现实 OpenGL 立体重建视觉伺服相机标定

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钢渣沥青混凝土技术及其应用研究进展

材料导报 2017年第3期31卷 86-95,122页

作者：李超陈宗武谢君吴少鹏肖月武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070 葛洲坝武汉道路材料有限公司武汉430079

钢渣常被当成工业废弃物处置,但其碱性强、棱角丰富,兼具有优异的力学特性,可以改善沥青混凝土的抗水损害、抗高温变形以及耐磨和抗滑等性能,被认为是可替代天然矿质集料的理想筑路材料。近年来道路建设对集料用量的高需求与天然集料短... 详细信息

钢渣常被当成工业废弃物处置,但其碱性强、棱角丰富,兼具有优异的力学特性,可以改善沥青混凝土的抗水损害、抗高温变形以及耐磨和抗滑等性能,被认为是可替代天然矿质集料的理想筑路材料。近年来道路建设对集料用量的高需求与天然集料短缺之间的矛盾越来越突出,钢渣沥青混凝土技术因而成为备受关注的热点。概述了钢渣的材料特性以及钢渣沥青混凝土的设计与性能,介绍了钢渣沥青混凝土的实际应用情况,研究了钢渣沥青混凝土长期应用后的路面性能变化,最后对钢渣沥青混凝土未来的发展趋势进行了展望。

关键词：钢渣沥青混凝土路用性能工程应用

基于商用现成器件设计星载计算机关键模块的研究

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高技术通讯 2008年第12期18卷 1285-1290页

作者：谢宗武魏然金明河夏进军哈尔滨工业大学机器人研究所哈尔滨150001 上海航天技术研究院上海201108

针对空间机器人星载计算机的高性能、高可靠、小质量、低功耗和低成本的要求,采用商用的现成产品(COTS)设计了一个星载计算机系统。该系统以 ARM 处理器为数据处理核心,采用双机容错结构,实现了基于现场可编程门阵列(FPGA)的硬件检错纠... 详细信息

针对空间机器人星载计算机的高性能、高可靠、小质量、低功耗和低成本的要求,采用商用的现成产品(COTS)设计了一个星载计算机系统。该系统以 ARM 处理器为数据处理核心,采用双机容错结构,实现了基于现场可编程门阵列(FPGA)的硬件检错纠错技术,以及基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)的 ARM 与 CAN 控制器之间的总线转换桥技术、多级看门狗技术和具有闩锁处理的电源等关键技术。实验结果表明该系统可满足空间机器人的需求。

关键词：空间机器人星载计算机商用器件

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自由漂浮空间机器人视觉伺服系统研究

哈尔滨工程大学学报 2017年第2期38卷 153-159页

作者：刘阳谢宗武王滨刘宏蔡鹤皋哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室

为了将动力学模块引入传统的视觉伺服控制算法,使其更加符合真实模型。本文以自由漂浮空间机器人视觉伺服为目标,分析了其系统组成与工作原理。采用广义雅克比的方法完成其速度级的运动学建模,并在6D空间下分析其动力学模型。机械臂采... 详细信息

为了将动力学模块引入传统的视觉伺服控制算法,使其更加符合真实模型。本文以自由漂浮空间机器人视觉伺服为目标,分析了其系统组成与工作原理。采用广义雅克比的方法完成其速度级的运动学建模,并在6D空间下分析其动力学模型。机械臂采用PD与前馈控制完成笛卡尔空间点到点连续路径规划。借助双目手眼相机完成非合作目标位姿的提取,进而完成视觉伺服系统的搭建。本文算法可将机械臂控制算法引入到空间机器人视觉伺服系统,使得机器人控制更加方便,具有结构简单成本低等优点。通过搭建Sim Mechanics仿真模型,实现了对期望轨迹的跟踪,验证了视觉伺服算法的正确性。

关键词：空间机器人视觉伺服自由漂浮动力学双目视觉

基于自适应固定滞后卡尔曼平滑器的状态观测器在假手上的应用

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机器人 2018年第4期40卷 474-478页

作者：吴广鑫姜力谢宗武李重阳刘宏哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

针对以电位计为角度传感器的假手系统,提出了一种基于自适应固定滞后卡尔曼平滑器的状态观测器以观测手指的当前位置、速度和加速度信息.首先,分析了卡尔曼滤波器滤除电位计热噪声并观测速度与加速度的合理性,进而建立了其系统的离散状... 详细信息

针对以电位计为角度传感器的假手系统,提出了一种基于自适应固定滞后卡尔曼平滑器的状态观测器以观测手指的当前位置、速度和加速度信息.首先,分析了卡尔曼滤波器滤除电位计热噪声并观测速度与加速度的合理性,进而建立了其系统的离散状态转移矩阵.其次,相比卡尔曼滤波器,卡尔曼平滑器在参数相同的情况下具有更好的平滑效果,据此提出一种基于固定滞后卡尔曼平滑器的状态观测器,并通过引入渐消因子以提高动态响应特性,同时给出了一种将本文算法滞后特性降至一个控制周期的有效实现方式.最后,在HIT-V仿人假手实验平台上进行了实验验证.实验结果表明,相比对原始数据直接进行差分,该方法将速度噪声降低了20倍以上,加速度噪声降低了1 000倍以上.相比标准卡尔曼滤波器和固定滞后卡尔曼平滑器,该方法在动态响应方面具有更好的效果.

关键词：卡尔曼平滑器状态观测器假手

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空间机械臂在轨刚度计算与验证

机床与液压 2022年第9期50卷 1-6页

作者：毛嘉炜贺帅刘昌儒吴清文徐振邦谢宗武母德强中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 中国科学院空间光学系统在轨制造与集成重点实验室吉林长春130033 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001 长春工业大学机电工程学院吉林长春130012

空间机械臂在执行空间任务时具有不同的构型,采用有限元法分析它在各构型下的基频时工作量巨大而难以实现。为此,提出一种基于柔度矩阵理论建模的计算方法并进行验证。根据机械臂结构特性建立运动学模型;提出柔度矩阵理论建模的计算方法... 详细信息

空间机械臂在执行空间任务时具有不同的构型,采用有限元法分析它在各构型下的基频时工作量巨大而难以实现。为此,提出一种基于柔度矩阵理论建模的计算方法并进行验证。根据机械臂结构特性建立运动学模型;提出柔度矩阵理论建模的计算方法;通过有限元仿真分析机械臂2种典型构型,验证柔度矩阵理论;对机械臂进行地面展开基频实验。结果表明:柔度矩阵计算偏差为3.4%,理论分析基频与有限元计算基频偏差为1%,验证了所提出的柔度理论建模方法对机械臂在轨基频计算的准确性;理论分析基频与实验基频偏差为7.2%,偏差主要来源于有限元仿真,满足工程上10%的偏差要求。该方法将柔度矩阵与机械臂构型相结合,能快速计算机械臂在不同构型下的基频。相对于有限元法,该方法得到较大简化,具有一定的工程应用价值。

关键词：机械臂在轨刚度构型柔度矩阵基频有限元仿真

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空间非合作目标捕获方法综述

国防科技大学学报 2020年第3期42卷 74-90页

作者：孙永军王钤刘伊威谢宗武金明河刘宏哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

随着空间事故和失效航天器的增多,地球附近的轨道资源越来越紧张。如今世界各国都在大力发展在轨服务和太空碎片清除,作为其中最关键的技术之一,空间非合作目标捕获近年来成了太空研究领域的重点。目前,国内外各大研究机构针对非合作目... 详细信息

随着空间事故和失效航天器的增多,地球附近的轨道资源越来越紧张。如今世界各国都在大力发展在轨服务和太空碎片清除,作为其中最关键的技术之一,空间非合作目标捕获近年来成了太空研究领域的重点。目前,国内外各大研究机构针对非合作目标进行了深入研究,并提出了多种捕获方法,取得了较大的进展。对非合作目标进行分类,基于现有的捕获方法介绍了国内外非合作目标捕获技术发展的最新状况,总结了原理方案,分析了捕获方法和关键技术,为我国后续开展相关研究提供了一种研究思路。

关键词：非合作目标捕获机构捕获方法

基于NIOS软核处理器的直流无刷电机控制系统设计

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电气传动 2005年第8期35卷 19-21页

作者：魏然金明河刘伊威谢宗武刘宏哈尔滨工业大学机器人研究所

介绍了一种新型的基于NIOS软核处理器的直流无刷电机控制系统及设计方法。该系统采用FPGA作为核心器件,极大减少了分离元件的使用,充分利用NIOS处理器集成度高、灵活性强、实时控制的特点在片内实现电机控制逻辑,因此系统具有极大的灵... 详细信息

介绍了一种新型的基于NIOS软核处理器的直流无刷电机控制系统及设计方法。该系统采用FPGA作为核心器件,极大减少了分离元件的使用,充分利用NIOS处理器集成度高、灵活性强、实时控制的特点在片内实现电机控制逻辑,因此系统具有极大的灵活性、扩展性和通用性,抗干扰能力强、且系统本身结构紧凑,已成功应用于机器人仿人灵巧手手指中。

关键词：直流无刷电机控制系统系统设计 NIOS 软核处理器