基于能量指标的DELTA并联机器人拾放轨迹参数优化及验证EI北大核心CSCD

为了减少DELTA机器人高速工作时的能耗,对该机器人拾放轨迹的优化问题进行了研究。基于Lamé,Clothoid,分段多项式解决Adept Cycle轨迹的直角过渡问题,实现对轨迹的三维形状规划;基于Bang-bang,7次多项式与6次多项式解决轨迹插补点位置、速度、加速度的设计,实现对轨迹的一维位移与速度的规划。仿真通过DELTA机器人的运动学与动力学模型,求解映射到驱动关节上的速度与力矩分量,并参考电机输入电能与机器人机械能耗两种能耗指标对9种轨迹进行几何参数优化。在计算能耗的过程中考虑电机再生能量的问题,对现有的能耗计算方式进行了改进。在已搭载DELTA的平台上进行测试,验证仿真结果,找出具有最低能耗的轨迹。经过比较发现9种轨迹中,Bang-bang运动规律的分段多项式曲线为最优轨迹,且具有空间与时间可重复性。     

基于能量指标的DELTA并联机器人拾放轨迹参数优化及验证

为了减少DELTA机器人高速工作时的能耗,对该机器人拾放轨迹的优化问题进行了研究。基于Lamé,Clothoid,分段多项式解决Adept Cycle轨迹的直角过渡问题,实现对轨迹的三维形状规划;基于Bang-bang,7次多项式与6次多项式解决轨迹插补点位置、速度、加速度的设计,实现对轨迹的一维位移与速度的规划。仿真通过DELTA机器人的运动学与动力学模型,求解映射到驱动关节上的速度与力矩分量,并参考电机输入电能与机器人机械能耗两种能耗指标对9种轨迹进行几何参数优化。在计算能耗的过程中考虑电机再生能量的问题,对现有的能耗计算方式进行了改进。在已搭载DELTA的平台上进行测试,验证仿真结果,找出具有最低能耗的轨迹。经过比较发现9种轨迹中,Bang-bang运动规律的分段多项式曲线为最优轨迹,且具有空间与时间可重复性。     

水火弯板机器人机械手伺服驱动系统设计与研究

利用线性段及抛物线混合轨迹的轨迹规划方法,结合机器人的典型关节的实际使用特点,分析并计算了机械手的运动规划参数,然后根据轨迹规划中的直线加速度特性,计算了驱动电机的参数,分析驱动电机的相关的典型特性并合理选择了驱动电机的型号,为控制系统的优化设计提供了参考。     

冗余度柔性协调操作机器人的动力规划

以冗余度柔性机器人各杆件的最大动应力及系统最大动应力的分配为约束条件，提出了不同目标的改进的初始位形规划法和多目标规划法，对冗余度柔性协调操作机器人系统进行动力学规划，有效地降低了冗余度柔性协调操作机器人各杆件的驱动力矩、功率和最大动应力。同时，多目标规划法也降低了关节驱动力矩和系统位置误差的平均值。规划后的关节角加速度规律比较容易实现。     

欠驱动机器人动力学运动规划的动态子空间法及控制

欠驱动机器人的关节空间运动是通过主、被动关节间的动力学耦合实现的,系统运动可能发生动力学耦合奇异,使欠驱动机器人的动态操作性能严重降低。针对一般具有任意多个被动关节的开链欠驱动机器人系统,基于动力学分析提出一种优化控制方法,其核心是在欠驱动机器人的全部耦合运动空间中,根据动力学耦合操作性度量,动态构造有限个覆盖全部耦合运动空间的具有最佳耦合度的子空间,使发生在这些子空间中的耦合运动具有余度驱动的特点,从而实现提高欠驱动机器人的动力学耦合度的优化控制。提出的方法通过平面四连杆机器人进行仿真,仿真结果证明了这种方法是可行的。     

考虑驱动器特性的柔性弹跳机器人的轨迹跟踪控制

针对弹跳机器人存在的欠驱动问题以及轨迹跟踪控制问题,提出了电机和液压混合驱动的欠驱动仿生柔性弹跳机器人系统。首先建立欠驱动柔性弹跳机器人的运动学模型,通过5次多项式规划、主动关节和被动关节的动力学耦合关系得出各关节转角的变化规律,然后比较了考虑驱动器特性和不考虑驱动器特性时质心的运动规律。其次,建立考虑驱动器特性的机器人完整动力学模型,采用部分反馈线性化和极点配置相结合的方法对其进行运动控制。最后,仿真证明柔性关节能提高机器人弹跳性能,提出的控制方法是可行的。     

关节型码垛机器人轨迹规划及运动学研究

为了使关节型码垛机器人运动更加精确、流畅、连续、平稳的码放货物,提出了基于双平行四边形机构码垛机器人的轨迹规划及运动学分析方法。根据D-H法建立运动学模型,并对其进行反解。采用"5-3-5"轨迹规划法,将各关节运动轨迹分为三段,使用不同低阶多项式对各轨迹段进行插补。利用MATLAB进行运动学仿真分析,并生成关节角、角速度、角加速度变化曲线。利用拉格朗日方程推导各关节驱动力矩,保证各关节按照期望的角速度和角加速度运动。为实现关节型码垛机器人轨迹规划提出一种新的方法。     

基于MATLAB的焊接机器人工作空间及轨迹规划仿真

以六自由度关节式机器人为研究对象,基于D—H坐标系理论讨论机器人的运动学问题,提出采用随机抽样生成机器人关节变量的蒙特卡洛法对机器人的工作空间进行仿真计算,利用MATLAB机器人工具箱Robotics Toolbox对机器人在关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划进行仿真分析。仿真结果表明,机器人工作空间求解正确,机器人轨迹规划可靠,能够高效地到达预定位姿,仿真生成的数据文件为机器人的离线编程和复杂空间轨迹规划的研究提供了重要的数据支持。     

2自由度手臂康复机器人运动学及动力学分析

针对上肢康复训练需求,设计一种采用二连杆串联结构的2自由度手臂康复机器人。基于D-H法对机器人的正、逆运动学进行理论分析,采用Matlab/Simulink和SimMechanics工具箱分别搭建机器人的正逆运动学理论模型与机构模型进行仿真对比,分析结果验证了机器人运动学建模的正确性。结合人体工程学相关标准和手臂关节运动范围要求,建立机器人与手臂机构的联合仿真模型,确定机器人的工作空间;并完成机器人进行画圆训练的轨迹规划,为机器人运动控制奠定了基础。基于联立约束法建立机器人的动力学模型,确定了机器人各关节驱动力矩大小,为驱动电机选取和控制器参数选择提供了依据。     

基于多约束的机器人关节空间轨迹规划

当机器人进行快速运动且运动时间确定时,由于受到驱动机构性能等因素的制约,机器人进行运动轨迹规划时需要考虑角加速度约束、角速度约束和角度约束等多个约束条件。通过对运动约束进行分析,提出基于梯形速度曲线的多约束条件下机器人关节空间轨迹规划方法。根据无约束条件下规划出的最小加速度运动轨迹,在角加速度满足约束的情况下对其进行优化,获得满足角速度约束和角度约束的最小角加速度运动轨迹。对加速度达到最大时的轨迹也无法满足约束条件的情况进行讨论。该轨迹规划方法兼顾机器人的运动平稳性与约束要求,并且能够充分发挥机器人关节的驱动性能。仿真结果表明了该方法的可行性。     

模型空间与图纸空间中的绘图处理

讨论了模型空间与图纸空间中绘图的原理、方法,分析了它们各自的特点,指出了它们各自的适应场合,可供不同的绘图采用。     

Ions in space

We review the detection history, observation, distribution, and reactivity of molecular ions in extraterrestrial space, with particular (though not exclusive) reference to interstellar monocations. The diversity of interstellar ion chemistry is highlighted with reaction examples, drawn from the authors' own laboratories and elsewhere, and attempt to provide an overview of this broad and increasingly divergent field. Emphasis is given to the role of ions in the synthesis of molecules, including their ability to catalyze the transformation of neutral molecules.     

空间相机1 m口径反射镜组件结构设计

针对1 m口径空间相机反射镜的设计要求,提出了一种新的反射镜柔性支撑结构.以材料选择、径厚比、支撑点数量和位置、轻量化结构形式等为设计变量,以自重作用下反射镜面形精度rms值为目标函数,优化设计了一种背部开口、三角形轻量化孔、背部三点支撑的SiC空间反射镜结构,同时提出了一种反射镜柔性支撑结构.对反射镜在光轴水平状态下进行装调检测时影响反射镜面形精度的柔性支撑结构参数进行了灵敏度分析,找到了影响反射镜面形精度的结构参数.对反射镜组件动、静态特性和热特性进行了有限元分析,分析结果表明,光轴水平方向重力载荷作用下反射镜面形精度rms达到5.6nm,4℃均匀温升工况下反射镜面形rms为2.7 nm,反射镜组件一阶固有频率为192Hz.最后,进行了反射镜组件的动力学测试试验,测得反射镜组件一阶固有频率为197 Hz,最大响应应力为181MPa,验证了有限元分析的准确性.得到的结果显示该反射镜组件完全满足设计指标要求.     

Liquid lubrication in space

Long-term reliable operational requirements of aerospace mechanisms have, with a few exceptions, furthered the state of the art in tribology. Space mission durations in the early 1960s were generally six months to a year. The proposed US Space Station scheduled to be launched in the 1990s must be continuously usable over a 10 to 20 year period. For mission lengths of over a year, liquid lubrication systems are used. In general, most spacecraft or satellites complete their operational lives without a lubrication-related failure. The application of these liquid lubricants in the space environment presents unique challenges. This article reviews the state of the art of liquid lubrication in space as well as its problems and solutions.     

宇航时代的磨削加工

陶瓷CBN超硬磨料是新的而且经过验证的技术。     

Collision-free machining fixture space design based on parametric tool space for five-axis grinding

We applied a combined two- and three-dimensional (2D and 3D, respectively) simulation techniques to analyze a sequence of multistage automatic cold-forging processes. After discussing recent forging simulation technology, a rigid-plastic finite element-based forging simulator known as AFDEX was introduced. A five-stage cold-forging sequence was selected as a representative example of multistage automatic forging processes because it has four axisymmetric forging stages followed by a non-axisymmetric forging stage and involves piercing and heading processes accompanying folding and overlapping. The importance of using a combined 2D and 3D simulation was illustrated in terms of the solution precision and accuracy, and computational efficiency.     

空间摄像机热控系统设计

根据摄像机所处空间环境和结构特点,设计它的热控系统,同时进行了热平衡试验来验证热设计的合理性.首先,总结了摄像机热设计的准则,分析了摄像机所处的空间热环境.然后,对摄像机的各个部分进行了热设计;采用被动热控措施进行热隔离和热疏导,充分利用了摄像机所搭载的卫星平台的热容;采用主动热控措施将温度控制在热控指标范围之内.最后,根据摄像机的热环境和各种工作模式设计了4种极端试验工况,并进行了热平衡试验.试验结果表明,摄像机在存储工况时,其温度与安装面温度相差3℃左右,满足存储温度指标要求;低温工况和高温工况时,其整机温度为-3.1℃和45.7℃,镜头温度为-4.5℃和46.8℃,均满足热控指标要求.试验结果证实设计的空间摄像机热控系统合理可行.     

Open vacuum tube in space

After having reviewed briefly the reliability of vacuum tubes on spacecraft, it is shown that the operation in space of a vacuum tube with an open structure is possible provided adequate measures are taken. The tube considered here is a multielectrode electron gun emitting electrons into space, in order to control the potential of a satellite. To avoid the failure of the most sensitive element of the gun, namely the impregnated tungsten cathode, the gun design includes such characteristics as a slow warming up of the heater element, a reactivation program used in case of cathode contamination, and a clean opening system which is not contaminant. Similarities with communication tubes are considered and the advantages of open tubes are mentioned.