主被动复合驱动自适应指爪机构的抓取模式分析

为了满足空间在轨服务任务的多样化需求,基于主被动复合驱动思想提出一种自适应末端操作器——二指连杆欠驱动指爪机构,并对其抓取模式进行定量分析。首先,在描述指爪机构运动学关系的基础上,根据虚功原理建立机构的静力平衡方程。在此基础上,对其进行静力学分析可知,机构平衡状态下与目标物的接触力不仅取决于机构的几何尺寸,还与接触点位置有关;而机构的抓取模式取决于约束空间内系统的受力情况,因此该指爪能够根据不同形状目标物与机构接触点位置的不同,自适应地选择抓取模式,包括平行抓取、包络抓取等。最后,通过实验样机对不同形状物体进行抓取实验,验证了指爪机构抓取目标的自适应性,为后续的机构设计和控制应用奠定理论和技术基础。     

基于动态模板与位置预测的运动目标识别与跟踪

针对动态图像的相关性特点,提出了一种带遗忘因子的自适应动态模板匹配算法,并结合物体运动学原理,提出了一种基于目标位置预测的动态目标识别与跟踪方法,并在此基础上设计了一种螺旋渐开式的目标搜索算法。实验结果显示,这些方法能够准确地识别和快速地跟踪预定目标。     

基于UG和ADAMS的新型夹持器虚拟设计与仿真

采用UG和ADAMS研究了一种新型夹持器机构BHG-1的虚拟设计和仿真方法,运用UG来实现夹持器三维模型的虚拟设计和虚拟装配;运用ADAMS对夹持器夹持不同形状物体进行运动学和动力学仿真.通过对夹持器机构的虚拟设计和仿真,不但可以直观地了解夹持物体的具体过程,还可以通过仿真曲线了解其速度、加速度以及接触力的变化情况.     

基于抓持稳定度的多指灵巧手抓持控制

提出了一种控制多指灵巧手稳定抓持物体的新方法。首先给出了接触稳定度和抓持稳定度的定义及其相应的计算方法,然后探讨了基于抓持稳定度的多指灵巧手抓持控制方法。最后以北京航空航天大学的BH-2新型三指灵巧手为背景,对所提出的方法进行了仿真验证,仿真结果证明所提方法是有效可行的。     

运动平台上基于粒子滤波的目标跟踪技术

在固定平台上实现视频运动目标的准确跟踪本身就是一项富有挑战性的工作。何况在运动平台上,受到背景杂波、亮度变化以及摄像机运动等干扰的影响,要想成功地对目标进行跟踪则更加困难。提出将强度梯度跟踪器与粒子滤波相结合,实现对运动平台上的视频序列中的运动目标的准确跟踪。实验结果表明,跟踪方法能准确、可靠地自动跟踪视频序列中的运动目标。     

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。     

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。     

一种混合的扩展目标跟踪方法

与传统的目标跟踪不同,扩展目标跟踪（EOT）不忽略目标的轮廓特征,同时对目标的质心运动学状态和轮廓特征进行估计。基于随机矩阵的扩展目标跟踪方法用随机正定矩阵来描述目标的轮廓特征,并且建立了适合扩展目标跟踪的量测模型。为了改善目标机动时的跟踪性能,根据椭圆（体）与正定矩阵的关系,提出基于椭圆（体）拟合的扩展目标跟踪方法。进一步地,为了综合上述两类方法的优点,提出一种混合的扩展目标跟踪方法,能够根据目标机动与否在两类方法中进行选择。仿真结果表明,该混合方法的轮廓特征估计误差低于前述两类方法,质心运动学状态的估计性能也更好。     

XNA环境下数据手套交互模块的研究与实现

数据手套作为虚拟现实系统中自然的人机交互设备,能够将人手的姿势实时地传递到虚拟环境中,使用户能够更加有效而自然地与虚拟世界交互。在VC＋＋．NET中封装5DTSDK中的系统函数,解决了XNA与指针接口交互困难的问题,实现了数据手套供XNA使用的COM交互接口;通过在XNA中使用骨骼蒙皮技术,消除了传统虚拟手皮肤出现裂纹等问题;根据人手的运动学特点,在XNA中实现了虚拟手与数据手套的实时交互。实验表明,虚拟手模块能够实时、逼真地实现人手的运动。     

平面二维接触摩擦力的轨迹跟踪计算方法

给出了当接触物体间存在平面二维相对运动时,求解接触点运动状态的一种时域轨迹跟踪方法。该方法可以方便地考虑接触面之间全固定、全滑动、黏滞-滑动等各种运动状态,且不需要对接触物体的相对运动关系做任何假设。可方便地用于带缘板阻尼结构的航空发动机叶片的设计及排故计算中。     

用微元法建立单刚体动力学的虚加速度原理和虚力原理

本文首先从刚体动力学方程出发,利用变积法推得其虚加速度原理和虚力原理,然后用微元法思想由质点系动力学的虚加速度原理、虚力原理推得刚体动力学的虚加速度原理与虚力原理,并对两种方法本身进行了比较。由于本文的推导方法是从连续介质力学的观点进行的,故这种方法对进一步建立单柔体、多柔体动力学的虚加速度原理和虚力原理具有重要应用价值,进而对现在热点之一的柔性飞行器动力学的研究有潜在的意义。     

基于预估校正和嵌套网格的虚拟飞行数值模拟

 针对导弹虚拟飞行数值模拟问题,发展了空气动力学/飞行力学数值计算方法和软件。控制方程为非定常雷诺时均Navier-Stoker(RANS)方程和刚体六自由度运动方程;流场求解器为有限体积法结构网格求解器,时间推进采用双时间步法,湍流模型为Spalart-Allmaras一方程模型;采用Adams预估校正法实现飞行力学方程与流场控制方程的耦合计算;使用嵌套网格方法模拟多体运动。首先模拟了美国国家航空航天局(NASA)窄条翼导弹模型纵向虚拟飞行,研究耦合方式和时间步长的影响。仿真结果表明,双时间步三阶Adams耦合方法,同等精度下可以显著增大时间步长,缩短仿真时间。最后,采用该方法模拟了导弹自由摇滚特性和纵向虚拟飞行,模拟结果与试验值吻合较好。     

精铸空心涡轮叶片模具虚拟修模方法

针对精铸空心涡轮叶片的精确控形问题,开展模具型腔优化设计中的虚拟修模技术研究.以某型号空心涡轮叶片为研究对象,采用数值模拟的方法,通过使用ProCAST软件对有限元模型进行计算,获得空心涡轮叶片的精铸位移场,基于位移场的反变形虚拟修模方法对模具型腔进行优化设计.经修模后的模具型腔仿真验证及模具型腔型号鉴定,结果表明,按...     

飞机虚拟仪表建模仿真关键技术研究

将介绍虚拟仪表设计软件的设计思路和功能作用。首先介绍了现有的虚拟仪表设计方法，分析其优缺点；之后介绍自主研发的虚拟仪表设计软件的特点，分析设计思路，分解介绍各模块的功能，给出仿真案例及最后的仿真效果。该虚拟仪表设计软件完全自主研发，具有易用性、可迅速建模、容易更改，模块化，通用性等特点。     

基于虚拟地标的行人惯性SLAM算法

针对当前仅使用低成本惯性传感器的行人导航系统航向角存在较大累积误差的问题,研究了一种只使用惯性传感器信息的虚拟地标构建方法,并通过匹配虚拟地标点对位置和航向进行误差补偿.在此基础上,结合同时定位与建图(SLAM)方法的思想,实现了仅基于惯性传感器的SLAM,提高了行人导航的精度和可靠导航时间.试验结果表明,该方法能够有效消除纯惯性行人定位系统的累积误差,在2027m2的单层建筑物中空间位置误差小于10m.     

数控加工零件热场分布的虚拟仿真

利用有限差分法对金属零件在数控机械加工过程产生热量的分布进行了数值分析,为计算金属零件热应力变形提供基础,是虚拟制造中机械加工工艺过程规划虚拟仿真的一种新方法。     

纯质量虚拟环境下力觉交互稳定性研究

讨论了纯质量虚拟环境下,单自由度力觉交互系统在导纳再现方式下虚拟质量的稳定范围及其影响因素。假设虚拟环境为被动,操作者在系统中的作用分为被动部分和主动部分,通过电网络与力觉交互机电系统的等效和双端口网络绝对稳定理论的应用,就纯质量虚拟环境下系统的稳定性进行了分析,评价了系统参数对系统稳定范围的影响。该方法和结论可以用于对力觉交互系统导纳再现方式下的性能评估和设计指导。     

Study on UAV Path Planning Approach Based on Fuzzy Virtual Force

This article proposes a novel fuzzy virtual force (FVF) method for unmanned aerial vehicle (UAV) path planning in complicated environment. An integrated mathematical model of UAV path planning based on virtual force (VF) is constructed and the corresponding optimal solving method under the given indicators is presented. Specifically, a fixed step method is developed to reduce computational cost and the reachable condition of path planning is proved. The Bayesian belief network and fuzzy logic reasoning theories are applied to setting the path planning parameters adaptively, which can reflect the battlefield situation dynamically and precisely. A new way of combining threats is proposed to solve the local minima problem completely. Simulation results prove the feasibility and usefulness of using FVF for UAV path planning. Performance comparisons between the FVF method and the A* search algorithm demonstrate that the proposed approach is fast enough to meet the real-time requirements of the online path planning problems.     

A Fault Sample Simulation Approach for Virtual Testability Demonstration Test

Virtual testability demonstration test has many advantages,such as low cost,high efficiency,low risk and few restrictions.It brings new requirements to the fault sample generation.A fault sample simulation approach for virtual testability demonstration test based on stochastic process theory is proposed.First,the similarities and differences of fault sample generation between physical testability demonstration test and virtual testability demonstration test are discussed.Second,it is pointed out that the fault occurrence process subject to perfect repair is renewal process.Third,the interarrival time distribution function of the next fault event is given.Steps and flowcharts of fault sample generation are introduced.The number of faults and their occurrence time are obtained by statistical simulation.Finally,experiments are carried out on a stable tracking platform.Because a variety of types of life distributions and maintenance modes are considered and some assumptions are removed,the sample size and structure of fault sample simulation results are more similar to the actual results and more reasonable.The proposed method can effectively guide the fault injection in virtual testability demonstration test.