球形机器人的发展概况综述

本文介绍了国内外各种球形机器人，并且对球形机器人的独特优势进行归纳，在对研究现状进行分析的基础上预测了球形机器人再进一步开发过程中可能存在的难点，指出球形机器人逐渐结合其它种运动方式的发展趋势。     

三轴差动式管道机器人机械自适应驱动技术

为解决管道内轮式移动机器人通过弯管时的运动干涉问题,减小因滑动摩擦而引起的磨损,提高该类机器人的使用寿命,提出一种具有管道自适应能力的轮式管道机器人驱动技术——三轴差动驱动技术。通过对三轴差动式管道机器人过弯管时内部传动系统的运动关系和力矩传递关系的理论分析及内部功率流向的深入研究,建立三轴差速轮系的力矩传递关系的数学模型,推导传递效率的理论计算公式,并证明该驱动技术驱动效率高,功率体积比大。     

双缝薄壁圆管超弹性铰链准静态折展优化

薄壁圆管超弹性铰链在天线、太阳翼展开中具有极大的潜在应用价值,但其参数化最优设计的问题仍然尚未完全解决,制约着它在宇航中的应用。基于响应面理论提出一种双缝薄壁超弹性铰链准静态折展优化方法。首先采用全因子法进行试验设计,建立双缝薄壁圆管超弹性铰链有限元模型进行准静态折展非线性弯曲分析以确定样本点,再采用响应面法建立其准静态折展性能数学模型。以铰链轻量化、准静态折展力矩最大为目标函数,对双缝薄壁圆管超弹性铰链进行参数化优化设计,得到折展力矩性能最佳结构参数。对最佳结构参数进行准静态折展分析,其性能参数误差在7%以内,表明了所建代理模型的准确性。最后,利用有限元仿真结果,对双缝薄壁圆管铰链缝体几何尺寸进行参数研究,结果显示缝长度和宽度对双缝圆管超弹性铰链折展力矩均具有重要影响,然而缝长度对折叠最大应力影响较为明显。提出了可应用于不同结构圆管超弹性铰链进行准静态折展优化的方法,对解决超弹性铰链设计的高稳定性、低应力、轻量化问题具有重要意义。     

管内移动机器人中的转向机构设计技术

介绍了管内移动机器人的转向设计技术及相应的机构，并对一些典型样机的工作原理、结构特点及适用范围进行了分析。指出了转向机构设计技术的发展趋势。     

摇臂转向架式月球车移动系统的拓扑设计及仿真分析

根据月球环境的特点和对月球车移动性能的分析,对六轮、八轮摇臂-转向架式月球车进行拓扑结构设计,分别选出适应月球地形环境的六轮车型和八轮车型.并进行性能比较和仿真分析,对其存在的不足提出了改进措施.     

三轴差动式管道机器人驱动单元弯管通过性研究

为了描述三轴差动式管道机器人驱动单元的弯管通过性,建立了驱动单元在弯管处的运动方程与平衡方程,分析了其在弯管处的差速特性与力学特性。理论分析表明,三轴差动式管道机器人驱动单元在弯管处自主差速,无寄生功率产生,驱动轮能够提供足够的拖动力,具有良好的机械自适应特性。建立的驱动单元运动方程与平衡方程为三轴差动式管道机器人的机械自适应理论奠定了基础。     

国内外月球着陆器研究状况

对国内外已经发射成功的和正在研制的典型月球着陆器作了详细的论述,分析了它们的结构特点。结合国内月球探测的具体情况,提出了适合月球探测的着陆器结构构想。     

基于0-3方向极化的PLZT作动器的开口圆柱壳的主动振动控制

基于理论分析及实验研究建立了沿0-3方向极化的PLZT光致伸缩作动器产生的光致应变随光照时间动态响应的本构方程,研究了光照强度、PLZT作动器的厚度与作动器产生的饱和光致应变及时间常数的关系。在此基础上研究了能产生非均匀控制力/力矩的新型四区域光致伸缩作动器对开口圆柱壳的主动振动控制。针对光致伸缩作动器产生驱动应变的特点,设计了速度反馈定光强半周期控制的控制策略,仿真结果表明,所提出的主动控制策略可以有效地抑制圆柱壳的振动。通过与沿0-1方向极化的PLZT作动器对比表明,由于沿0-3方向极化的PLZT作动器响应速度快,在相同光强下对圆柱壳的控制效果更好,且光照强度赿大控制效果越好。     

摇臂转向架式星球车单索重力补偿

为简单、准确地进行摇臂转向架式星球车(简称星球车)低重力模拟,研究其单索重力补偿的问题。提出使用单根补偿吊索和摇臂配重模拟星球车所有姿态下全部车轮地面接触力的方法。以四、六轮星球车为例,建立崎岖地型上轮地接触力模型;通过分析模型的解结构,证明"正确补偿接触力"等价于"正确补偿狭义接触力(全部接触力水平分量为零时的特例)";给出吊索和配重(补偿力系)的施加方法;通过证明补偿后的狭义接触力与低重力环境中一致,证明补偿方法正确。仿真结果验证了此方法的优势和正确性。针对向车厢(封闭体)内部点施加补偿力的问题,提出相似悬挂原理:利用悬挂体和封闭体上关节点、受力点的全等位置关系,使连接于悬挂体上的吊索始终向封闭体内部点施加等效补偿力。为避免拆解星球车进行质心测量,提出使用不同姿态下的狭义接触力计算、校正补偿力系的方法;相应地,给出狭义接触力的测量原理和测量平台结构。实践证明,研究为星球车的低重力模拟提供了简单、精确的方案原理和方法。     

基于Matlab遗传算法工具箱的内插齿刀优化设计

插齿刀参数的选取决定着插齿刀寿命、耐用度和被加工齿轮质量。为了使渐开线内齿轮插齿刀获得更好的切削性能,综合考虑切入顶切、干涉顶切等约束条件,建立了以插齿刀最大重磨厚度、最大变位系数及最大齿数参数为优化目标的数学模型,该模型为插齿刀参数优化设计奠定了基础。在所建立的数学模型基础上,针对传统插齿刀参数优化方法不易全局寻优、迭代收敛慢等不足,提出了一种基于Matlab遗传算法工具箱求解渐开线直齿内插齿刀参数的优化设计方法。