检索结果-南通市图书馆

计算机仿真 2016年第12期33卷 318-322页

作者：李裕崔业兵许敬范元勋上海航天控制技术研究所上海201109 南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

针对空间机器人谐波减速机构结构空间紧凑、传动啮合平滑、承载能力大且工况恶劣的特殊要求,提出了一种结构紧凑且力学性能较优的短杯谐波齿轮方案。为了提高谐波齿轮传动装置的力学性能,改善啮合特性,对短杯谐波齿轮传动装置中柔轮、... 详细信息

针对空间机器人谐波减速机构结构空间紧凑、传动啮合平滑、承载能力大且工况恶劣的特殊要求,提出了一种结构紧凑且力学性能较优的短杯谐波齿轮方案。为了提高谐波齿轮传动装置的力学性能,改善啮合特性,对短杯谐波齿轮传动装置中柔轮、刚轮和波发生器等进行了机械结构设计;同时将双圆弧齿廓引入到谐波轮齿中,根据柔轮齿廓推导出与之共轭的刚轮齿廓,在此基础上设计出双圆弧齿形的短杯谐波齿轮。采用ABAQUS有限元软件建立了短杯谐波齿轮的三维有限元分析模型,对柔轮进行了各种状态下的受力分析,进而为改善短杯柔轮的结构及参数提供明确的方向,并详细分析了负载时不同齿廓的受力情况。仿真结果表明采用短杯双圆弧齿廓的谐波齿轮作为空间机器人的传动减速机构的优越性,为空间机器人传动减速机构优化设计提供了依据。

关键词：空间机器人谐波齿轮传动啮合双圆弧齿廓有限元分析

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多空间机器人协同工作空间的数值求解方法

中国空间科学技术 2022年第3期42卷 49-57页

作者：龚轲杰王勇段玉瑞梅亚飞廖瑛国防科技大学空天科学学院长沙410073 宇航动力学国家重点实验室西安710043 航天器在轨故障诊断与维修重点实验室西安710043

针对未来在轨服务过程中,可能遇到单个空间机器人难以独立胜任的应用场景,需要多个空间机器人协同操作,但目前针对多空间机器人协同工作空间的研究很少。考虑到解析法计算工作空间难度很大,提出了一种基于蒙特卡洛法的一般协同工作空间... 详细信息

针对未来在轨服务过程中,可能遇到单个空间机器人难以独立胜任的应用场景,需要多个空间机器人协同操作,但目前针对多空间机器人协同工作空间的研究很少。考虑到解析法计算工作空间难度很大,提出了一种基于蒙特卡洛法的一般协同工作空间数值求解方法。再进一步针对空间机器人协同的特殊性,提出了广义协同工作空间的概念,并给出了数值求解方法。仿真结果表明,基座姿态约束会引起协同工作空间的缩小,同时广义协同工作空间的范围明显大于一般协同工作空间。所得结论可以为空间机器人任务设计与规划提供参考。

关键词：空间机器人协同工作空间蒙特卡洛法旋量理论运动学建模

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空间机器人加注机构碰撞力建模与柔顺控制

中国空间科学技术 2015年第4期35卷 1-9页

作者：张海博王大轶魏春岭北京控制工程研究所北京100190 空间智能控制技术重点实验室北京100190

为削弱在轨加注过程中主被动端碰撞冲击对空间机器人的影响,提出了基于力/位混合的柔顺控制律。首先通过第二类拉格朗日方程建立了漂浮基座空间机器人一般运动学模型和考虑环境接触的动力学模型。其次,设计了"杆-锥式"加注主被动端装置... 详细信息

为削弱在轨加注过程中主被动端碰撞冲击对空间机器人的影响,提出了基于力/位混合的柔顺控制律。首先通过第二类拉格朗日方程建立了漂浮基座空间机器人一般运动学模型和考虑环境接触的动力学模型。其次,设计了"杆-锥式"加注主被动端装置,根据主被动端的接触特点,建立了点面接触的碰撞动力学模型,并给出相应的碰撞力计算方法。接着,将加注对接问题转化为以基座为参考系的末端运动控制问题,得到了机械臂关节期望运动规律,进而设计了位置环控制律;根据加注主被动端的位置关系计算得到碰撞力,进而设计了力/力矩环控制律,结合顺应选择矩阵最终得到力/位混合控制器,以减小杆锥对接时碰撞对空间机器人基座及末端的冲击影响。最后,仿真结果表明,对接方向的位置误差由初始值降至零,对接过程碰撞产生的力不超过10N,满足末端工具冲击承载。各关节角度变化平缓,关节力矩不超过13Nm,满足机械臂关节力矩最小承载,所设计的控制器使得加注主被动端完成柔顺对接。

关键词：在轨加注杆-锥式模型碰撞模型碰撞力力/位混合控制空间机器人

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空间机器人目标捕获过程中碰撞运动分析

机器人 2010年第3期32卷 432-438页

作者：陈钢贾庆轩孙汉旭洪磊北京邮电大学自动化学院北京100876

针对空间机器人目标捕获过程中的碰撞问题,提出了一种碰撞运动分析算法.基于空间机器人运动学和动力学模型,利用碰撞过程中产生冲量的原理建立了碰撞动力学模型.针对具体的碰撞模型,利用空间解析几何的方法进行了空间机器人与目标物之... 详细信息

针对空间机器人目标捕获过程中的碰撞问题,提出了一种碰撞运动分析算法.基于空间机器人运动学和动力学模型,利用碰撞过程中产生冲量的原理建立了碰撞动力学模型.针对具体的碰撞模型,利用空间解析几何的方法进行了空间机器人与目标物之间的碰撞检测,设计了碰撞发生后机器人的运动分析算法.最后,通过仿真实验验证了该算法的正确性和适用性.

关键词：空间机器人碰撞目标捕获运动分析

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空间机器人抓取未知目标的质量特性参数辨识

宇航学报 2012年第11期33卷 1570-1576页

作者：金磊徐世杰北京航空航天大学宇航学院北京100191

根据动量守恒定理,研究了单臂自由飘浮空间机器人抓取未知目标的质量特性参数辨识问题。已有文献中基于动量守恒原理进行的参数辨识只适用于系统线动量和角动量为零的情况,当两者不为零时无法得到正确的辨识结果。为解决此问题,本文首... 详细信息

根据动量守恒定理,研究了单臂自由飘浮空间机器人抓取未知目标的质量特性参数辨识问题。已有文献中基于动量守恒原理进行的参数辨识只适用于系统线动量和角动量为零的情况,当两者不为零时无法得到正确的辨识结果。为解决此问题,本文首先在惯性系而非本体系下推导得到了机械臂抓取未知目标后的系统线动量和角动量,保证了其各分量的守恒特性。然后基于此特性,通过在轨测量两个时刻机器人本体的线速度、角速度以及机械臂各关节的角速度和转角信息,建立了含有未知目标质量特性参数的动量增量方程。最后根据三组测量信息,从联立的动量增量方程组中求解得到未知目标的质量特性参数。数值仿真表明,此方法在系统线动量和角动量为零和不为零两种情况下都能实现高精度的参数辨识,同时还避免了方程求解的奇异问题。

关键词：质量特性参数辨识动量守恒空间机器人

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基于变论域模糊补偿的空间机器人自适应控制

南京航空航天大学学报 2024年第3期56卷 424-431页

作者：韩子航陈力韩大鹏福州大学机械工程及自动化学院福州350108 浙江大学创新创业研究院杭州310058

相比地面环境,太空环境中机器人系统暴露在宇宙射线中更容易受到外部干扰,且因难以维护和燃料消耗等原因带来的质量和惯性等系统参数变化使得其更容易存在系统不确定性。针对载体位置不受控的漂浮基空间机器人系统存在系统不确定性和外... 详细信息

相比地面环境,太空环境中机器人系统暴露在宇宙射线中更容易受到外部干扰,且因难以维护和燃料消耗等原因带来的质量和惯性等系统参数变化使得其更容易存在系统不确定性。针对载体位置不受控的漂浮基空间机器人系统存在系统不确定性和外部干扰的问题,提出了一种基于变论域模糊控制的轨迹跟踪控制方法。在使用计算力矩控制器求解标称系统控制力矩的基础上,使用变论域模糊控制对系统不确定性和外界干扰带来的误差进行补偿。论域范围的实时变化使变论域模糊控制可以适用于不同时刻的不同误差范围,从而有效提高了系统的响应速度,减小了系统的稳态跟踪误差。最后通过李雅普诺夫方法证明控制方案的稳定性,并通过数值仿真证明了控制方法的有效性。

关键词：空间机器人变论域模糊控制自适应控制外部干扰数值仿真

多臂空间机器人操作大型目标的全身接触柔顺控制研究

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兵工学报 2019年第2期40卷 395-403页

作者：刘嘉宇李通通余张国陈学超黄强北京理工大学机电学院北京100081 中国运载火箭技术研究院北京精密机电控制设备研究所北京100076

多臂空间机器人操作大型目标时,由于受到来自目标把手的较大拖拽力,机器人无法对目标实施有效的操作和运动约束,这些无法预知的外部拖拽可能导致机器人支撑臂的损坏或者任务失败。为了应对上述挑战,提出了一种基于全身阻抗控制和独立导... 详细信息

多臂空间机器人操作大型目标时,由于受到来自目标把手的较大拖拽力,机器人无法对目标实施有效的操作和运动约束,这些无法预知的外部拖拽可能导致机器人支撑臂的损坏或者任务失败。为了应对上述挑战,提出了一种基于全身阻抗控制和独立导纳控制的组合式接触柔顺全身控制策略,分别在空间机器人多刚体系统质心层面构建机械阻抗特性和在每条机械臂建立导纳特性,实现对外部拖拽的有效管理。基于二次规划(QP)方法构建了系统控制器,将机器人全身运动行为统一起来,设计了包括全身柔顺控制和关节力矩优化在内的QP目标函数,用来实现接触柔顺控制。通过仿真和降维度气浮实验方法综合验证了上述方法的有效性。

关键词：空间机器人大型目标捕获柔顺接触阻抗控制二次规划

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面向空间机器人辅助操作的任务规划方法研究

系统仿真学报 2023年

作者：房国强常海涛刘星刘正雄黄攀峰西北工业大学航天学院

针对空间机器人辅助操作时任务流程复杂、任务约束众多，导致任务规划困难的情况，提出了一种快速前向搜索算法和分层网络算法相结合的任务规划方法，将空间辅助操作任务规划过程分为任务规划和重规划两部分。基于操作代价的快速前向搜... 详细信息

针对空间机器人辅助操作时任务流程复杂、任务约束众多，导致任务规划困难的情况，提出了一种快速前向搜索算法和分层网络算法相结合的任务规划方法，将空间辅助操作任务规划过程分为任务规划和重规划两部分。基于操作代价的快速前向搜索任务规划方法，得到操作代价最小的动作执行序列。在此基础上，针对任务执行过程中因环境变化或规划信息不完整导致任务无法完成的问题，基于分层网络的任务自适应重规划方法，根据问题排列移动、抓取、释放的修正补偿优先级从而对问题修正补偿。最后，针对空间机器人在轨辅助加注任务进行了对比仿真，得到了操作代价最小的动作序列并采用重规划算法解决了任务执行过程中环境信息变化导致的错误，验证了算法的有效性，为空间辅助操作提供了一种有效的任务规划方法。

关键词：空间机器人任务规划重规划快速前向搜索分层任务网络

姿态受控柔性臂空间机器人的自适应神经网络容错控制及残振抑制

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振动与冲击 2020年第7期39卷 156-162页

作者：雷荣华陈力福州大学机械工程及自动化学院福州350116

针对执行器发生部分失效故障的漂浮基姿态受控柔性臂空间机器人系统,研究了执行器故障的容错控制及柔性臂杆残余振动的主动抑制。结合假设模态法、线动量守恒定理和第二类拉格朗日方程建立了系统的动力学微分方程。基于奇异摄动理论将... 详细信息

针对执行器发生部分失效故障的漂浮基姿态受控柔性臂空间机器人系统,研究了执行器故障的容错控制及柔性臂杆残余振动的主动抑制。结合假设模态法、线动量守恒定理和第二类拉格朗日方程建立了系统的动力学微分方程。基于奇异摄动理论将系统分解为一个表征载体姿态与关节轨迹跟踪的慢变子系统和一个表征柔性臂杆残余振动的快变子系统;据此设计了由慢变子系统的自适应神经网络容错控制器与快变子系统的线性二次型最优调节器组成的复合控制器;其中,慢变子系统的容错控制器使得系统对执行器故障不敏感,保证了跟踪误差的渐进收敛;快变子系统的最优调节器可以有效地抑制柔性臂杆引起的残余振动,减少能量损耗。对比数值仿真校验了理论推导的正确性与复合控制策略的可行性。

关键词：柔性臂空间机器人奇异摄动理论容错控制振动抑制