一种适应火星主要地形的航天器仿生足设计

火星地形以大面积的沙漠和崎岖陡峭的山地为主,传统火星车容易陷入沙土或难以翻越障碍。为提高火星探测任务的成功率和探索范围,文章设计一种适应火星主要地形的航天器仿生足。该仿生足兼顾沙漠和山地,具备大面积多弧形足底的柔性垫,可有效在沙漠中起到防滑防陷的作用;还具备可多向安装的仿生钩爪,支持足式火星机器人攀越崎岖山地。开展多弧形柔性足垫在沙地中的受力分析,论证其优越的防滑防陷功能。构建钩爪与大倾角地形作用的球接触力学模型,分析总结其在不同角度下建立有效抓附效果的规律。制作足部实物进行性能测试,得到了单足最佳钩爪的配置为6根钩爪,弯曲角为125°。开展足式火星机器人的运动仿真试验,验证了仿生足的越野性能和减震性能。试验结果和理论分析表现一致,仿生足具备针对火星探测的应用前景和研究价值。     

双臂空间机器人闭链系统的协同柔顺控制策略研究

双臂空间机器人对目标的协同操作具有负载能力大、定位精度高的特点,同时存在着闭链运动和控制力约束条件.本文以双臂六自由度空间机器人为研究对象,针对同一目标的搬运操作任务,建立了闭链系统的动力学模型.基于机器人和目标的虚切断铰接结构,以操作臂为刚性运动,协作臂为柔性运动的操作模式,分别设计了关节跟踪控制律和柔顺阻尼控制律.基于实例进行了运动仿真,验证了双臂协同控制算法的有效性.     

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。     

空间型两足步行机器人的运动学建模研究

提出两足步行机器人运动学建模的一般方法,既适应于平面运动型,也适应于空间运动型。采用这种建模方法,针对作者设计的NAIWR-Ⅰ空间型两足步行机器人,建立了运动学模型,并对逆运动学解和唯一解问题进行了讨论。     

视觉导引机器人定性定位与导航

在总结己有定性导航工作的基础上,系统地讨论了定性定位的两种方法——顺序区域和有向区域定位,以及各自的性质和相互关系,并给出了实验结果。     

半自主多机器人竞技对抗决策系统研究

机器人竞技以其独有的动态性、实时性等特点,逐渐成为多智能体机器人系统的研究平台。以类人型机器人为硬件平台,设计了包含视觉子系统、决策子系统以及通信子系统在内的半自主机器人的竞技对抗决策系统。然后根据类人型机器人运动特性提出攻防策略模型,设计态势评估、路径规划等相关机器人对抗决策策略。最后通过实验证明了对抗决策系统的稳定性。     

空间细胞机器人系统关键技术及其应用

针对传统空间操控装置难以适应未来大型空间设施在轨建设的问题,提出一种能够实现多层次自重构的空间细胞机器人系统,并对其概念体系以及设计理念进行了分析。介绍了空间三角桁架装配场景下的空间细胞机器人系统硬件设计。提出了空间细胞机器人系统关键技术,包括多智能体协同不确定行为规划、多层次机器人系统构型决策、多智能体协同无环境地图自主导航以及多智能体分层协同分布式控制等。最后结合空间细胞机器人系统的特点与优势,对其应用前景进行了展望。     

四足机器人研究综述

凭借对恶劣地形的强适应性,四足机器人已经成为当今移动机器人研究的热点,其研究深具社会意义和实用价值。阐述了四足机器人的发展及研究现状,以具有代表性的四足机器人为据,从结构设计、控制方法和环境感知技术三个方面综合介绍了四足机器人系统,总结了四足机器人的关键技术及主要问题,最后给出了具有前瞻性的结论。     

基于交替联合迭代的关节电机滑模控制参数整定方法

机器人关节电机的控制器参数整定是实现系统良好控制性能的前提。提出了一种基于交替联合迭代的关节电机滑模控制器参数整定方法。设计了永磁同步关节电机的电磁参数,并设计了PID电流环控制器和滑模速度环控制器结合的滑模PID控制器。利用工程整定方法初步整定滑模速度环控制器的参数;增设冗余PID速度环控制器,对其参数进行整定,以冗余PID速度环控制器和滑模速度环控制器作用于系统时的输出转速为迭代变量,交替选择速度环控制器参数进行联合迭代,完成滑模速度环控制器参数的整定。利用MATLAB/Simulink软件对系统进行仿真,证明方法具有较高的整定效率,可使关节电机控制系统获得良好的控制性能。     

空间多功能在轨维护机器人系统及其末端执行器设计

空间机器人是空间在轨服务的一种重要工具。以合作目标与非合作目标的在轨维护为目的,通过对现有空间机器人研究现状的调研和分析,提出了基于末端工具可快换的多功能在轨维护机器人系统,并提出多种末端执行器设计方案。其中三指-三瓣式末端执行器作为末端工具快换装置,不仅具有机械接口捕获对接的功能,还具有电力/信号传输功能,以及机械臂动力传输功能;钢丝绳缠绕式末端执行器具有优越的容差和软捕获性能,适合用于实现对安装有捕获接口的合作目标以及非合作目标卫星发动机喷管的捕获;而欠驱动三指末端执行器具有良好的待捕获目标物体形状自适应功能以及软捕获功能,因此可用于对空间形状不规则的太空垃圾等目标进行非合作目标捕获。通过对多功能在轨维护机器人系统及其末端工具快换过程以及末端执行器对目标捕获操作的研究,所提出的基于末端工具快换的多功能在轨维护机器人系统有较好的应用前景。