纵扭复合型超声波电机的力传递模型

复合型超声波电机是各种超声波电机中最典型的低速大力矩电机,其定转子接触方式是断续面接触,这与行波型电机连续的若干点接触不同,也是实现大力矩的根本原因,因此分析其定转子的力传递模型很重要。该文先简单叙述了以往采用等效电路描述具有的问题,其次,通过电机轴向冲量守恒建立了定转子接触角与电机预压力和摩擦材料物理参数的关系,随后利用振动周期内周向电机负载和驱动力所作的功相同的原理,给出电机负载与定子纵 扭振动和转子参数的关系,并据此确定电机转子参数和预压力,研制的复合型超声波电机(直径80mm)的堵转力矩为13.2 N穖的大力矩,空转转速为12.5 r/min。初步形成了电机转子设计的理论基础。

多自由度超声波电机的研究进展和展望

超声波电机具有低速大力矩、响应快、分辨率高和抗电磁干扰等优点,能直接驱动,使其在机器人、工业仪器仪表、安防等领域有着广阔的应用前景。多自由度是超声波电机研究领域的前沿课题。分类探讨了近年来出现的几种多自由度超声电机的结构、机理、性能及其特点,给出一些具有代表性的实例,总结了多自由度超声波电机的主要研究成果和应用状况,对多自由度超声波电机的今后研究重点和发展方向提出了建议。

纵扭复合型超声波电机的特性研究

纵扭复合型超声波电机是最典型的低速大力矩电机,其系统模型等尚有不少问题值得探讨,特别是摩擦面的力传递模型,直接涉及这种电机的特性。结合研制的纵扭复合型超声波电机样机,从理论和实验上分析研究了各种因素对机械特性的影响,并对电机接触面的转换效率进行了分析计算,指出了这种电机效率偏低的缘由。另外实验验证了这种电机具有工作频域较宽的特性。

航天用系列行波型超声波电机的研制

简述了超声波电机在航天领域的应用情况,并介绍了所研制的系列行波型超声波电机(直径分别为80mm、60mm、45mm和30mm)的结构形式、摩擦材料、粘结工艺、温度特性、机械特性和瞬态特性,提出了神经元自适应PID算法实现高精度的速度和位置控制。结果表明其具有良好的特性,适用于空间机器人、登月车、太阳能帆板、CCD等空间机构的驱动,并结合航天领域的应用要求,提出了下一步的研究重点。

微系统用超声微电机的研究现状和发展趋势

微电机是微机电系统 (MEMS)的核心 ,超声微电机是一个新的发展方向 ,这几年发展十分迅速 .首先对比分析超声微电机与电磁型微电机和静电微电机的区别 ,对国内外现有的几种超声微电机及其发展趋势进行了介绍和分析 ,指出目前超声微电机发展存在研究定位不明和关键技术尚未完全解决两大问题 ,并提出了今后超声微电机发展的研究定位和必须解决的一些关键技术 ,其应用重点是军民两用 ,特别是军工 .最后 ,指出市场牵引和工程实现是超声微电机取得突破的关键因素的同时 ,政府、产业和研究单位各方面的重视和形成合力则是推进我国超声微电机研究和产业化的关键 .

航天用大力矩高精度超声波电机研究

超声波电机与传统电磁型电机不同 ,它是一种靠摩擦驱动的新原理电机 ,具有低速大力矩、响应快和功率质量比大等特点 ,能直接驱动 ,适合航天领域的应用。先简单介绍超声波电机的特点及其在航天领域的应用情况 ,随后介绍了所研制的一种低速大力矩超声波电机的结构、摩擦材料、特性和步进定位控制策略 ,其结构型式为纵扭复合型 ,样机直径为 80 mm ,堵转力矩达到了 13Nm,转速 12 .5 r/min,重复定位精度优于 0 .0 2 0°,纵扭振动的一阶谐振频率较接近 ,电机的工作频域较宽 ,近 7k Hz,起动时间在 5 m s左右 ,关断时间在 2 m s以内。

空间绳网多收口质量块收口过程动力学分析

针对空间绳网捕获应用,进行了多收口质量块收口过程的动力学分析。以一种自适应双卷筒卷取机构为研究对象,考虑包含有三个质量块的收口系统,通过建立收口质量块质点运动微分方程、收口绳长约束方程并利用非正交变换方法,给出了各收口质量块质心运动与缆绳卷取运动耦合的动力学模型,仿真分析了质量块平动发射和系统自旋发射等典型收口过程的运动特点,给出了一些收口过程的驱动控制策略,同时也说明此类自适应收口质量块具有较强的自适应性和容错性,适用于空间绳网捕获系统。另外,以上分析也适用于采用缆绳控制的绳系卫星编队系统。

多自由度球形超声波电机的研究进展

多自由度球形电机是电机研究领域的一个前沿课题。本文简要回顾了多自由度球形电机的发展历史和现状,重点分析探讨了四种典型的多自由度球形超声波电机的结构、机理、性能、特点,最后指出了多自由度球形超声波电机的一些研究重点。

空间非合作目标物柔性捕获技术进展

分类探讨了近年来出现的多种空间柔性捕获技术的原理及性能特点,给出了一些具有代表性的案例,结果表明:空间绳系捕获技术在理论及试验研究方面都相对成熟,是未来行之有效、可工程实现的柔性捕获方式之一。重点针对空间非合作目标物捕获中容易出现的翻滚问题,对比分析现有的几种常用的接触式消旋方法,分析表明能同时实现捕获+消旋的一步式消旋法更具有应用前景。以空间绳系捕获技术作为空间柔性捕获的代表,对其捕获后的空间绳系组合体动力学模型建立过程中的系绳模型进行了综述,指出了各种系绳模型的优缺点及适用条件。对系绳控制机构进行了分类综述,给出了设计系绳控制机构需重点关注的问题。最后对空间绳系捕获技术的发展方向做了展望。

挠性机器人逆动力学建模

本文首次提出了挠性机器人逆动力学问题的精确数学模型,并通过对其线性化,形成线性解耦的由运动约束方程和动力约束方程联立的数学模型,并就平面n连杆手臂建立了逆动力学基本方程式.最后.就3连杆手臂进行了仿真,验证了本方法.

空间用二自由度球形行波型超声波电机

介绍了一种超声振动驱动的二自由度行波型超声波球电机的结构和机理,给出了其研制过程中若干关键问题的解决方案,阐述了实现其运动位姿控制采用的结构及控制方式,最后探讨了此类电机在空间机构的若干应用及所需解决的一些问题。研制样机的球转子直径为45mm,定子直径为30mm,实现的堵转力矩为120mNm,空转转速12r/min,且各方向运转平稳,输出性能比较一致。该电机可用于各类空间机构。

柔性机械臂用压电驱动器实现精密定位控制的研究——解析模型、作业空间和可操作性分析

本文提出了利用柔性机械臂的柔性并通过压电驱动器实施精密定位，实现微位移和微力操作的思想．为此针对二连杆柔性机械臂建立了其微位移、微力操作的解析模型，并理论和仿真分析其可达作业空间能力及其可操作性．通过应用例子仿真研究表明方法的有效性。

挠性机器人逆动力学显式模型

提出了挠性机器人逆动力学问题的一般模型，并通过对其实施线性化，得到了线性解耦的由运动条件方程和动力条件方程联立的逆动力学基本方程。同时，利用逆动力学基本方程的特点给出了逆问题的显式模型，并将该法用于平面ｎ杆弹性手臂建模。最后就三连杆弹性手臂进行了仿真，验证了本方法的有效性。

一种挠性机器人逆动力学控制的迭代算法——动态位姿误差补偿方法

本文分析了挠性机器人逆动力学问题的数学模型,成功地提出了一种逆动力学控制的迭代算法——动态位姿误差补偿方法,可离线或实时计算执行目标位姿所需的驱动力矩和关节变量.本方法具有计算量小、精度高的特点,同时提出了具有动态前馈-伺服补偿和振动抑制结合的阶层控制方案.

具有摩擦的刚体碰撞

刚体碰撞是力学上的一个经典问题 ,但目前大都采用给定恢复系数进行分析的方法 ,本文则直接从两刚体碰撞时Newton第二定律出发 ,建立了计及摩擦的两刚体碰撞基本理论 ,并指出了以往研究通过给定恢复系数方法的错误之处。文中通过利用两刚体接触相对变位加速度与碰撞力的关系 ,定义了法向等效质量 ,对二维平面碰撞 ,通过一些简单的比较和定义给出了各种碰撞状态的分类判别法 ,并给出了碰撞力和冲量的解析式。指出法向等效质量依赖于碰撞状态 ,在反向滑动和停止滑动这两状态下的法向等效质量是变化的 ,因此导致其恢复系数是变化的 ,这样 ,恢复系数不仅与接触力 (接触点情况 )有关 ,而且还与两刚体的运动和动力参数有关 ,同时给出各种碰撞状态下的恢复系数计算式。

弹性关节机器人的动力特性研究

本文通过直接建立弹性关节机器人的动力学方程并对它线性化得到了线性化的动力学方程,在此基础上研究该方程的简化形式,简化条件和弹性关节机器人的固有动力特性。

空间柔性机器人的正逆动力学模型

用系统假想刚体运动对开链机构进行运动学模型线性化，使刚体运动和弹性振动之间解耦，采用虚功原理导出了ｎ连杆空间运动柔性机器人的运动方程式。在此基础上建立了正、逆动力学问题求解的三段方法。

空间机器人运动学和动力学控制

本文介绍空间机器人运动学和动力学控制.空间机器人是由操作手和卫星本体组成,在微小重力场工作(漂浮在空中),其运动学和动力学控制要比地面机器人复杂且有其特点,本文则主要综述它与地面机器人的不同之处及其研究成果,指出了当前的研究方向.

多挠体系统运动学和动力学模型的线性化方法

本文提出了多挠体系统运动学模型的线性化思想,结合空间开链机构进行具体分析、推导,得到了多挠体系统运动学模型的线性表达式,同时,提出了评价其线性模型的分析方法。应用线性化运动学模型和动力学普遍方程,导出了刚体位移和弹性微位移互不耦合只以微变位为广义坐标的线性时变动力学微分方程。并就平面二连杆弹性手臂作应用例,通过仿真和实验研究,表明线性化方法具有简单、有效和精度高等特点。

航天器元件多参数综合可靠性环境试验研究综述

综述了航天器元件综合可靠性环境试验研究的背景、意义及国内外研究现状,提出了高线加速度、振动、温度、气压、噪声五参数的综合环境试验样机的研究步骤和技术方案,针对方案实现的几个关键技术问题———离心机动平衡问题、振动台动圈的纠偏问题、离心机机臂的抑振问题、离心加速度场作用下的温度场及声场控制问题进行了简要分析并提出拟解决的办法。