空间机器人在轨组装多模块单元的对接力控制与地面实验

将空间结构模块化单元呈堆叠式发射后通过空间机器人实施在轨组装,是构建大型空间结构颇具前景的一种方式.空间机器人在轨组装空间结构模块单元过程中存在动力学模型复杂、对接力控制难和对接过程干扰强等问题.针对上述难点,分析了多模块单元在轨组装接触情景,建立了空间机器人在轨组装的动力学模型和三维空间接触动力学模型,在此基础上采用了一种基于模型参考自适应阻抗控制的对接过程接触力控制方法.该方法根据力跟踪误差值实时调整顺应轨迹以适应复杂工况和抵抗外界干扰,从而使接触力准确跟踪期望值,以保证模块单元成功对接的同时避免物理接触对机械结构造成损坏.搭建了空间机器人组装模块单元的仿真平台和地面实验平台,对空间机器人动力学模型和控制方法进行了验证.实验结果表明自适应阻抗控制方法在多模块单元同步对接的复杂接触情景下,仍具有良好的力控制性能和环境适应能力.该方法可应用于(超)大口径太空光学组合镜组等空间大型结构在轨组装过程的力控制.

基于模糊PID的球形两栖机器人的设计及控制

为了解决移动机器人对工作环境要求严格的问题,设计了一种适用于多变、狭窄环境的轻小型球形陆空两栖机器人,具有地面滚动和空中飞行两种运动模式,可以自主完成运动模式的切换。首先,设计了机器人的结构,包括滚动部分、飞行部分和模式切换部分。基于拉格朗日方法,建立了不同运动模式下的动力学模型,建立了基于欧拉方程的运动学模型。最后,根据机器人的运动模型,设计了飞行模式和地面滚动模式下的姿态控制器,并对控制器进行了仿真对比实验。在实机上进行了测试,实验结果表明,该机器人能够实现自主模式切换,在不同运动模式下运动稳定、姿态可控,在纯地面模式下具有一定的越障能力。在结构、控制方法及控制策略切换方法上对陆空两栖可变形机器人具有一定借鉴作用。

地面移动机器人远程监控系统研究

为实现在人在各种各样的环境中进行环境勘探以及取代人在艰难的环境和情况下完成繁重艰巨和危险的任务,本文将地面移动机器人与4G网络与GPRS网络相结合,建立了地面移动机器人与计算机之间的网络通信。其次,对监控系统进行了模块划分和设计。主要分为三大模块:控制命令发送模块、实时定位模块、视频监控及传输模块。通过该平台,实现了无线传输数据的功能,并远程监控了移动机器人的环境状态和实时对地面移动机器人做出控制。因此,操作员和地面移动机器人可以在复杂的环境下排队运行,完成繁重的任务。

空间机器人遥操作地面验证技术研究

针对空间机器人遥操作任务需求,建立了一套遥操作地面验证了系统.该地面验证子系统由天地通信模拟模块、空间机器人动力学模块、物理验证模块及星载验证模块组成.天地通信模拟模块对天地通信链路的时延和带宽进行模拟,动力学模块根据遥操作命令计算系统的动力学响应,物理验证模块和星载验证模块分别对空间机器人的末端运动、中央控制器的运算能力和执行时序进行验证,实验结果表明了该子系统的有效性.

基于地面反力的双足机器人期望步态轨迹规划

提出了一种基于地面反力的双足机器人期望步态轨迹规划方法 .通过D’Alembert定理推导出地面反力与机器人关节运动之间的数学关系 .结合ZMP(零力矩点 )稳定性原则和其他物理性约束条件 ,给出了双足机器人期望步态轨迹 .受人类行走的启发 ,采用模糊策略来规划期望ZMP轨迹 .该方案与传统的双足机器人步态轨迹生成方法比较 ,可实现稳定的行走 ,具有上体的运动范围小 ,适用于单、双脚支撑期等优点 .双足机器人的实验说明了该方案的可行性和良好性能 .

地面移动机器人系统的研究现状与关键技术

在总结了地面移动机器人系统的概念、特点、组成结构的基础上,分析了该领域国内外的最新动态及其关键技术,为多运动方式地面移动机器人的进一步设计与开发提供了翔实的信息与参考依据。最后,提出了一种新颖的足轮混合式地面移动机器人系统,根据不同的环境变换轮式运动和足式运动两种运动方式,达到良好的运动灵活性和较高的移动速度的统一。

双臂自由飞行空间机器人地面实验平台系统设计

本文主要讨论在地面上模拟的空间微重力环境下能够自主捕捉目标的双臂自由飞行空间机器人地面实验平台的系统设计方案 .该系统由机器人实验模型、视觉系统、通讯系统、主机系统、气浮平台及浮动目标六个子模块组成 .本文首先讨论系统各子模块的设计原则 ,其中重点讨论机器人实验模型设计 ,其次讨论基于层次递减式控制系统结构 ,它由用户界面、策略控制及运动控制三个层次组成 .

新型轮腿式地面移动机器人的结构设计与运动特性分析

依据平行四边形悬挂机构的运动特性设计的轮式移动机器人具有良好的越障性能,通过结合摆臂和行星轮机构而设计的新型轮腿式地面移动机器人克服了原有机器人不能跨沟的缺陷,对外界非结构化的路面环境具有良好的适应能力。详述了该新型轮腿式机器人的结构特点,对该机器人的运动特性进行了分析,并利用拉格朗日方程建立了该机器人越障状态下的动力学模型。采用一组可行的结构尺寸,利用ADAMS软件建立虚拟样机模型验证了该地面移动机器人的可行性。

美军即将大量装备地面军用机器人——评美国UGV总计划

过去五角大楼每年都要公布一次无人地面车辆(UGV)总计划,近年来由于情况变化太大,总计划迟迟拿不出来。上一次的总计划是1996年10月公布的,这次直到1998年底才公布了新的UGV总计划。

小型地面移动机器人特殊运行姿态动力学建模与分析

该文以六履带移动机器人为研究目标,以适应越野路面及特殊功能需要,如爬越障碍、自身撑起、翻身等特殊动作。文中给出了系统构成、传动原理及系统设计方案,对运动姿态进行了描述,重点对自身撑起、爬越障碍、翻身3个特殊运动姿态进行了动力学建模,并结合动力驱动能力进行参数对比分析,得出了受力与驱动关系模型及状态临界条件。通过分析为小型地面机器人在复杂地理环境下顺利运行,提高机器人适应性提供了理论设计依据。

不平整地面仿人机器人行走控制策略

针对仿人机器人行走于不平整地面会失稳倾倒的现象,提出基于Kane碰撞原理的在线调节控制算法。该调节算法可以实现快速的动力学解算,估算出仿人机器人遇到障碍时地面对腿部的冲击力大小,据此调节仿人机器人的腿部及躯干姿态参数,使机器人成功稳定行走过凸起或凹陷障碍。采用Matlab的Simulink工具,仿真验证了5杆仿人机器人模型基于Kane在线调节控制算法平稳行走过障碍的过程。

自由飞行空间机器人地面实验平台硬件系统

介绍了双臂自由飞行空间机器人地面实验平台系统。在阐述了整个平台系统组成的基础上 ,重点介绍了该系统的硬件构成 ,分别对各个子系统的硬件组成进行了具体论述。

空间机器人地面试验系统建模与规划

在空间机器人研究中,空间机器人的地面试验是必不可少的,通过地面试验系统模拟空间环境,可以进行实验,验证空间系统上所采用的理论、方法是否合理,为下一步的空间实验提供依据。为了给下一步的研究提供平台,针对小型智能空间机器人系统的气浮地面实验系统采用拉格朗日法建立系统的运动学、动力学模型,采用5-3-5混合插值法进行了路径规划,通过仿真试验,验证了空间建模理论和规划方法的正确性,为空间机器人实验的改进提供了依据。

基于云模型的地面智能机器人自主性评价方法

为解决地面智能机器人自主性评价过程中评价体系单一、未考虑评价过程及系统自身不确定性等问题,提出了一种基于云模型的自主性评价方法。该方法建立了评价云模型,以期望作为评价基本度量,以熵和超熵描述评价的不确定性。通过对不同属性特征的样本进行统计特征、区间数和评价向量运算,得到实数型、区间型和语言型三类评价云生成方法。利用加性合并计算,将多个评价云信息累加,得到具有稳定可信性的综合评价状态云。以实验室3台地面智能机器人为原型,设计系统自主性评估验证实例,完成了云化过程。实验验证了该方法能够有效结合定性与定量评价,可应用于地面智能机器人自主性评价和其他复杂智能系统的综合性能评价。

地面机器人控制系统的研制

介绍了一种用于地面机器人自动驾驶与控制的自动控制系统 ,研制完成了车辆自动驾驶系统、无线通讯系统、遥控终端、计算机控制系统、软件设计与编制等任务。最后控制系统实现了对机器人的半自主加遥控运行控制。该地面机器人已经投入实际使用。实践表明 ,该控制系统是一种较好的、实用的控制系统。

美军战场无人地面机器人研究现状

概述了美国军队战场无人地面机器人研究与发展的过程和现状,列举了近年来美军研制的几种战场无人地面机器人及应用情况,分析了美军战场无人地面机器人的功能特点及存在的问题。

履带机器人基于时频特征与PCA-SVM的地面分类研究

为了提高履带机器人对地面分类的准确率,提出一种基于时频特征和PCA-SVM的地面分类方法。对振动信号采用时域幅值和现代功率谱分析同时进行时频特征提取,并运用主成分分析法(PCA)进行时频特征的融合和简化,然后利用LIBSVM中的一对一支持向量机(SVM)程序,实现地面识别分类。控制履带机器人以2种速度在5种不同的地面上行驶,利用其上安装的惯性导航传感器采集3个方向直线加速度和三轴的角速度信号,采用本文算法和单一特征分类算法对信号分别进行时频特征处理与地面分类试验。结果表明,本文算法在机器人速度0. 02m/s时可得到更好的分类效果。该方法可为履带机器人实现更有效的地面环境感知和自身在最佳状态下的导航控制运行提供技术支持。

空间机器人地面实验系统的一种鲁棒自适应控制方法

基于李亚普诺夫稳定性直接方法, 针对具有参数及模型不确定性的空间机器人地面实验系统, 提出了一种新的鲁棒自适应控制器。该控制器由三部分组成: 线性PD反馈项, 补偿动力学的自适应控制项, 补偿建模不确定性的鲁棒控制项。控制策略能有效地克服未建模的摩擦力和外部扰动以及吊丝配重系统未补偿掉的重力影响, 并且能保证全局最终一致有界。

微小型履带式移动机器人与地面交互特性分析

为实现对微小型履带式移动机器人的最优控制,以微小型覆带式移动机器人原型为基础,利用ADAMS建立该机器人的模型,并设置材料属性、关节等,并根据实际情况施加各种受力,通过自编子程序模拟路面情况,对其在不同路面情况下的运动特性进行了仿真分析。仿真结果表明,该方法能为机器人的结构优化和运动控制提供依据。

步态训练机器人模拟弹性地面承载特性研究

步态训练机器人是一种可以帮助人模拟不同路况行走的机器人。针对机器人模拟不同弹性地面承载特性的要求,在机器人末端的竖直运动方向上引入了柔顺控制,水平运动和姿态运动方向上引入位置控制,并建立了控制系统模型。在MATLAB环境下搭建系统模型并设计了控制器。仿真结果表明,控制系统在保证水平方向位置精度和姿态角转动精度的基础上,实现了机器人末端在竖直运动方向上对不同弹性地面承载特性的模拟。