多指灵巧手考虑渐近稳定性的最优抓持规划

基于抓持刚度和关节刚度、抓持阻尼和关节阻尼的概念,采用拉格朗日方程推导了多指抓持系统的小位移干扰方程并对其进行了模态分析,按照最佳稳定性为目标对多指灵巧手抓持进行了最优化设计以得到最佳的抓持姿态。以 BH-2类人手抓持一圆柱体作为算例显示方法的实用性和有效性     

抓持接触力的空间分解及计算

机器人灵巧手抓持和操作物体所需要的力来自手指与物体之间的接触力。本文在静力学范围内研究对于给定的抓持和操作任务，如何简便、有效和最优地确定抓持接触力。首先将接触力空间分解为４个互补子空间，用于空间的维数判别可控与不可控接触内力。继而提出一种确定各子空间基的简单方法，将接触力分解为４个分量，并将其写成物理所受外力和手指关节力矩之间的显函数，达到减少最优变量和保证优化结果可实现的目的。文中用两个数值算例显示了方法的简便和有效。     

力封闭虚拟手抓持规则研究

针对航天员虚拟训练虚拟手抓持操作中传统的碰撞检测和几何约束抓持规则判定标准简单、仿真效果不理想的问题,在力封闭判别和稳定静力抓持模型的基础上,提出了力封闭虚拟手抓持规则,实现了通过力与力矩计算判别是否抓持成功。并设计了两组抓持试验,从抓持接触点、被抓持物体材质等角度对抓持规则判定进行验证,结果证明该抓持规则可根据抓持手姿、被抓持物体材质,通过受力模型对抓持是否成功进行判别。通过力封闭计算制定抓持规则的方法,使抓持更符合实际抓持,为基于物理的虚拟手抓持研究提供了一种方法,可以应用到航天员虚拟训练虚拟手抓持中。     

闭链空间机械臂抓持载荷基于积分滑模的模糊自适应控制

讨论了载体位置、姿态均不受控制情况下,漂浮基闭链双臂空间机器人抓持系统的动力学建模与控制问题.利用拉格朗日方法和牛顿-欧拉法,分别建立了双臂空间机器人及抓持负载的动力学模型,并结合漂浮基空间机器人固有的线动量和角动量守恒动力学特性及闭合链约束几何关系,获得了抓持系统合成动力学方程.以此为基础,考虑到闭链双臂空间机器人系统结构的复杂性及某些参数的变动性,根据模糊控制理论和Lyapunov稳定性理论,设计了系统参数不确定情况下该抓持系统基于积分滑模面的力/位置模糊自适应协调控制方案,从而达到对抓持负载位置与所受内力的双重控制效果.系统数值仿真证明了控制方案的有效性与精确性.     

纸基蜂窝模块化固持方法研究

 基于磁场与摩擦学蜂窝芯材料固持原理,提出复杂型面纸基蜂窝零件固持平台的模块化设计思想。运用移动模块、固定模块、模块夹具以及导磁体和隔磁体解决了该原理中磁路控制问题,实现了复杂曲面零件在模块化固持平台上的加工固持。通过理论分析和有限元仿真研究了固持系统中蜂窝孔格的受力,分析了固持系统的特点和可靠性,以及永磁体厚度、固定平台高度、铁粉填充高度和平台间隙对磁场力的影响规律。实验与仿真结果表明,模块化固持平台能够满足复杂曲面蜂窝铣削加工的固持要求。     

面向超声波机床加工芳纶纸蜂窝芯的新型固持方法

根据超声波机床加工蜂窝芯的基本原理及切削方式,在双面胶带固持技术的基础上,提出了一种高效、经济的芳纶纸蜂窝固持方法,极大地提高了固持效率,降低了成本。建立了机床功率、真空压力、切削参数以及刀具参数与最小薄膜面积之间的解析表达式,根据机床参数求解可选用新型固持方案的最小薄膜面积。     

纸基蜂窝零件固持中压紧机构和铁粉填料装置设计

基于磁场和摩擦吸附原理的纸基蜂窝零件在固持过程中,利用铁粉作为介质传递摩擦力对蜂窝零件进行固持,蜂窝零件下表面与固持平台上表面是否接触,铁粉填充高度和区域是否满足设计计算要求,都会对最终的固持效果产生明显的影响。为了得到良好的固持效果,研制了一套基于分布式弹簧的蜂窝材料压紧装置和基于皮带输送的铁粉填充系统。试验表明:预压紧装置能够实现蜂窝芯与蜂窝固持平台的完好接触,基于皮带输送的铁粉填充装置能够实现厚度可控制和区域的均匀完整填料。     

虚拟手操作随动仿真算法研究

针对在交互操作过程中虚拟手抓持物体后,虚拟手及被操作物体如何逼真跟随运动的问题,分析了虚拟手交互操作过程。对虚拟手采用两层仿真模型,对绕轴转动类物体提出以转动角度计算其和虚拟手的随动算法,该算法保证了在移动过程中虚拟手与被操作对象的接触位置不变,实现了连续随动。给出了支持无约束自由移动类物体、有约束沿固定方向移动类物体和有约束绕轴转动类物体虚拟手交互操作统一仿真流程。最后通过空间站舱门和灭火器交互操作仿真实例对仿真流程和随动算法进行了综合验证,结果表明,仿真流程能适应不同约束类型的物体操作仿真,随动算法使得操作与视觉反馈一致,交互操作简单自然,实时性好,为后续航天员采用虚拟现实训练提供了有效的基础算法。     

蜂窝夹层结构脱粘缺陷电磁锤敲击检测模型及持力时间分析

为了定量描述蜂窝夹层结构敲击检测中敲击头持力时间与脱粘缺陷直径和面板特性的依赖关系,建立了敲击过程的力学模型,推导和分析了持力时间随缺陷直径和面板拉力的变化情况,并与试验数据做了拟合和比较。结果表明,在拟合的面板拉力取值下,模型计算值与试验值吻合较好。模型可用来计算持力时间的数值和分析持力时间的变化趋势。对于同一面板的脱粘缺陷,持力时间随缺陷直径的增大而增大。对于同种材料面板的相同直径的脱粘缺陷,持力时间随面板厚度的增大而减小。对于同厚度面板的相同直径的脱粘缺陷,复合材料碳环氧树脂面板对应的持力时间短于铝面板。     

一种基于LeapMotion的灵巧虚拟手抓取交互方法

利用物体抓取任务中所有五个手指运动的运动学分析结果,结合LeapMotion 运动跟踪设备的特点和 逆运动学,提出了一种简单而有效的灵巧虚拟手抓取交互方法,使用户在虚拟环境中,通过一只灵巧的虚拟手 作为化身,在不进行手指弯曲运动跟踪的情况下,即可自然地到达并抓取数字三维物体。验证结果表明,所提 出的方法比传统的基于正向运动学的虚拟抓取方法具有一定的优势。     

OPTIMUM GRASPING PLANNING FOR MULTIFINGERED DEXTROUS HANDS BASED ON THE ASYMPTOTICAL STABILITY

ＯＰＴＩＭＵＭＧＲＡＳＰＩＮＧＰＬＡＮＮＩＮＧＦＯＲＭＵＬＴＩＦＩＮＧＥＲＥＤＤＥＸＴＲＯＵＳＨＡＮＤＳＢＡＳＥＤＯＮＴＨＥＡＳＹＭＰＴＯＴＩＣＡＬＳＴＡＢＩＬＩＴＹ￥ＹａｎｇＹａｎｇ；ＬｕＺｈｅｎ；ＺｈａｎｇＱｉｘｉａｎ（ＲｏｂｏｔｉｃｓＲｅｓｅａ...     

空间机器人捕获漂浮目标的抓取控制

提出了动态抓取域用于空间机器人捕获漂浮目标的抓取控制。空间机器人捕获漂浮目标时,由于机械臂与基体的动力学耦合、抓取时的碰撞激振等非线性特性使得抓取控制变得复杂而重要。首先建立了空间机器人及漂浮目标的动力学模型,而后引入了末端装置抓取目标时的碰撞模型,并提出了"动态抓取域"用于机械臂抓取目标时的控制,同时应用关节主动阻尼控制,以减小抓取碰撞激振对空间机器人冲击的影响。结果表明:在相同抓取时间下,加速抓取明显优于匀速抓取,碰撞力振幅减小至匀速抓取时的20%,对空间机器人的激振冲击明显消除,仅在抓取结束前有小幅激振。这对空间机器人的抓取控制有着重要的理论价值及工程实际意义。     

基于模糊控制的虚拟同步发电机并网策略研究

在基于虚拟同步发电机三相逆变器控制的基础上,利用电容电压和电流反馈,构成双环控制系统。其中,电流环和电压环都采用比例积分控制。但是,传统的双环控制存在精度不高且响应速度较慢等缺点,而模糊控制具有根据系统实时性产生的非线性系统误差的大小,进行在线调节参数的功能。在此基础上,提出了一种基于双环控制和模糊PI相结合的虚拟同步电机控制策略,并搭建了相应的模型。详细分析了加入模糊之后双环控制的参数整定,并通过仿真研究来证明所提方法的有效性。     

机器人力/位并环混合运动学分析研究

提出用大系统理论进行复杂的机器人力控制研究,介绍了与之相应的智能力／位并环控制新策略,针对力控制中未知环境约束运动的特点,详述了力控制大系统智能新策略中核心：根据腕力传感器输出的三维力,考虑摩擦力的影响,推导了动态求解机器人终端与环境接触点的法向--力控方向和切向--位控方向的公式,从而建立了基于力反馈的运动学模型,有效解决了长期遗留的未知环境约束运动中的难题。     

基于细菌觅食优化算法的永磁同步电机位置伺服系统模糊控制策略

针对PID控制器参数固定而引起永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统控制效果不佳问题,设计了基于细菌觅食优化算法的模糊控制器。该位置控制系统是以空间矢量控制为理论基础,由位置环、速度环、电流环构成的PMSM三闭环控制系统。在MATLAB/Simulink环境中将模糊控制器应用在系统位置环上。对比仿真结果发现,参数优化后的模糊控制器在系统位置环的作用更加优越,完全克服了传统PID控制器的缺点,能有效提高电机位置控制的快速性和准确性。     

Full mode flight dynamics modelling and control of stopped-rotor UAV

The Stopped-Rotor (SR) UAV combines the advantages of vertical take-off and landing of helicopter and high-speed cruise of fixed-wing aircraft. At the same time, it also has a unique aerodynamic layout, which leads to great differences in the control and aerodynamic characteristics of various flight modes, and brings great challenges to the flight dynamics modelling and control in full-mode flight. In this paper, the flight dynamics modelling and control method of SR UAV in full-mode flight is studied. First, based on the typical flight profile of SR UAV when performing missions, using the theory and method of fuzzy mathematics, the T-S flight dynamics model of SR UAV in full-mode flight is established by synthesizing the flight dynamics model of each flight mode. Then, an explicit model tracking and parameter adjusting control system based on fuzzy theory is designed to enhance the stability of the inner loop of SR UAV in full-mode flight, which effectively reduces the coupling between axes and improves the control quality of the system. Finally, the outer loop control system is designed by using classical control method, and the control law of SR UAV in full-mode automatic flight is obtained. The simulation results show that the proposed control system design method is feasible and effective, which lays a solid foundation for the subsequent engineering implementation of the SR UAV.     

Grasping Strategy in Space Robot Capturing Floating Target

When the space robot captures a floating target, contact impact occurs inevitably and frequently between the manipulator hand and the target, which seriously impacts the position and attitude of the robot and grasping security. “Dynamic grasping area” is introduced to describe the collision process of manipulator grasping target, and grasping area control equation is established. By analyzing the impact of grasping control parameters, base and target mass on the grasping process and combining the life experience, it is found that if the product of speed control parameter and dB adjustment parameter is close to but smaller than the minimum grasping speed, collision impact in the grasping process could be reduced greatly, and then an ideal grasping strategy is proposed. Simulation results indicate that during the same period, the strategy grasping is superior to the accelerating grasping, in that the amplitude of impact force is reduced to 20%, and the attitude control torque is reduced to 15%, and the impact on the robot is eliminated significantly. The results would have important academic value and engineering significance.     

平台稳定回路模糊PI参数在线调整控制

平台系统稳定回路依靠对外环、内环和台体的控制使平台台体在各种干扰力矩作用下都能提供精确的惯性导航基准,保证平台系统精度。针对目前回路控制超调量较大的问题,提出一种模糊PI参数在线调整的抗干扰控制方法,经过仿真表明在保证稳定回路快速调节的基础上,稳定回路动态特性得到了改善。该方法对今后新型平台系统伺服回路控制系统设计的进一步提高提供了一定指导作用。