分析非线性效应对BOC调制信号的影响

由于卫星上高功率放大器的非线性效应,使带宽受限的二进偏移载波(BOC)调制信号失真加剧,这将影响导航信号的功率谱和码跟踪误差.针对这个问题,本文首先建立分析导航信号非线性失真的一般模型,提出利用带外功率损耗、相关损耗和鉴别器曲线过零点的偏移量来评估BOC调制信号受到的影响,并以正弦相位的BOC(1,1)和BOC(10,5)信号为例,分析带宽限制和非线性效应带来的联合影响。

航空胶片处理设备改造

航空胶片在处理过程中可能会因为各种处理条件的变化而造成胶片的不干燥和假性干燥现象,在没有即时发现这种现象的情况下收卷胶片就可能会造成胶片粘连事故,一旦这种不可逆转性事故发生,就会造成遥感数据前期采集工作全部作废,导致很大的经济损失。该文通过科学的方法,经过具体检测和分析,找出可能造成胶片粘连的各种原因,并在不改动原设备电路和功能的前提下,添加一些检测手段和采取一些具体的措施并通过发明制作的一些机外附加设备等具体的改造方案并试验通过,彻底地解决了航空胶片在处理过程中的粘连问题。

基于柔性铰链的仿生外骨骼机械手设计研究

为辅助手功能障碍患者在日常生活中更好地进行手部的康复训练与活动,提出一种基于柔性铰链的仿生外骨骼机械手。首先,基于弹性力学建立直梁型与半圆弧梁型柔性铰链刚度之间的映射关系模型,通过有限元模型改进半圆弧梁型柔性铰链的刚度设计式,并利用三铰链串联式外骨骼手指有限元模型验证单铰链刚度设计式的通用性和有效性;其次,基于修正后的刚度设计式,设计基于柔性铰链的仿生外骨骼机械手,通过绳索实现屈曲运动,通过柔性铰链的储能实现伸展运动,并根据齐次坐标变换建立相关的运动学模型,研究绳驱下的运动特性;最后,对试制的原型机进行屈曲性能与抓握能力的实验验证。外骨骼手指的仿真结果表明:单铰链的刚度设计式可用于复杂机构中各铰链的刚度计算,其误差值不大于3.5%;所试制的原型机手部执行构件仅重125 g,方便使用者日常携带。屈曲性能的实验结果表明:改进的刚度设计式减小了半圆弧梁型柔性铰链40%的刚度计算误差,使误差控制在5%以内,能快速获取满足弯曲条件的铰链几何尺寸。抓握能力的实验结果表明:两名健康受试者测量出外骨骼手单指能稳定输出8 N的指尖力,满足日常生活所需。因此,该外骨骼机械手可提供正常的关节活动度,其轻质便携及抓握能力高的特性还能辅助手功能障碍患者进行手部康复训练与日常活动。

上肢康复机器人力交互控制系统设计

为提高患者的康复效果,满足患者在主动康复训练中与机器人的力交互柔顺性需求,改善力交互过程中柔顺性差的问题,结合现代控制技术、伺服电机控制技术、意图识别技术和康复理论,研究设计了一种上肢康复机器人力交互控制系统。通过多传感器意图检测方式及阈值法触发方案,实现交互过程对轻微的触发力矩的力补偿,满足患者在康复训练中的力交互柔顺性需求。在不同姿态下进行力交互实验,结果表明主动模式提供助力的正向触发力矩仅为0.46Nm,反向触发力矩为0.55Nm,证明在该策略下各关节对患者的运动意图监测良好,且能正确、适时地对患者运动提供力矩助力。

SLAM支持下的地面移动激光扫描系统

集成了数字相机和激光扫描仪的地面移动测量系统,在北斗导航定位系统的支持下基于同步定位与建图技术(SLAM),通过与惯导系统的紧密捷联进行连续定位获取轨迹信息。激光扫描仪在水平和竖直两个方向的连续扫描,获取三维点云;五台相机连续拍照,获取现场全景照片;通过预处理将轨迹与三维点云、照片融合起来,形成具有地理位置信息的真实彩色三维点云成果,较好地解决了常规三维扫描方法效率低、对测量路线要求高的问题。通过静态通电和动态测量,该系统建立的三维点云模型能较好地刻画实地场景,室内平面与高程相对定位精度可达厘米级,可广泛应用于矿山监测、灾害评价、室内建模、地下空间测量等领域,进一步丰富了地质调查手段与成果表现形式,为构建星空地一体化地质勘查系统提供技术支撑。

柔性双手康复外骨骼抛接任务的过程协同控制

针对柔性双手外骨骼在抛接任务中响应速度慢等问题,提出了一种双手抛接物体过程的能量传递模型以及具有位置前馈的力/位协同混合控制系统.首先基于双手接抛物体过程的运动特征,建立抛接物―人手碰撞能量传递模型;利用能量守恒定律与虚功原理建立柔性外骨骼手―人手耦合数学模型,推导出抛接碰撞模型中的绳索伸长量,以绳索伸长量作为前馈信息进行位置补偿;抛接过程初段对驱动绳索采用位置控制,当绳索伸长量保持不变且绳索拉力值持续增大时系统转换为力交互控制;最后通过柔性双手外骨骼抛接抓握实物的位置控制实验和力交互实验验证了基于绳索伸长量的位置前馈控制的动态响应性和有效性以及后段力交互控制下指尖接触力的稳定性.实验结果表明,柔性双手康复外骨骼可以辅助用户实现对抛接物的快速抓握,满足抛接任务对外骨骼手的协同控制要求.