摘要：根据大型空间机械臂及其在轨服务操作任务的特点,提出了大型空间机械臂末端执行器大容差和软捕获的基本性能要求,同时给出了实现上述基本性能的方法.在此基础上,提出了一种具有大容差性能的机械臂末端执行器设计方案.为了准确获得该类末端执行器的性能指标,完成了该类末端执行器的详细设计,也为后期的动力学仿真分析提供准确的3维模型.最终,通过理论和动力学仿真分析,验证了该末端执行器具有较大的容差范围,并达到了空间大型机械臂对末端执行器容差性能的要求.

摘要：针对扩展卡尔曼滤波器(EKF)设计困难并且容易发散的问题,提出基于采样卡尔曼滤波(UKF)的方法解决滤波器设计及收敛问题,并补偿低成本的惯性传感器陀螺仪和加速度计的误差,从而得到机器人姿态的最优估计.将滤波后的模型应用到两轮自平衡机器人系统,实验结果表明UKF参数设计简单,姿态估计误差小于EKF,方差估计优于EKF,估计精度、计算量基本与EKF相当.因此,UKF能够满足两轮自平衡机器人快速机动过程中的实时姿态估计要求.

摘要：针对视觉系统处理速度慢的问题,利用光电信息技术设计出基于光学小波变换的机器人视觉传感器。该传感器用4 f光学处理系统实现光学小波变换滤波,以计算机编程加载滤波器,因此兼有光学信息处理的二维、高速、并行和大容量的优点,以及计算机控制灵活的优点。图像特征提取仿真实验结果表明:效果理想,处理速度快,方案可行。

摘要：针对扩频通信中长伪码序列的快速捕获问题,文中提出了一种基于FPGA的扩频信号快速捕获方法,来解决低信噪比条件下长伪码序列的捕获问题。该方法采用伪码100支路并行捕获的方案,从而大大减少的捕获所需的时间,有效地改善了系统的性能。同时,在Altera公司的Quartus Ⅱ软件中,使用硬件描述语言VHDL和原理图相结合的方法进行了电路的设计实现。最后,把电路下载到Altera公司的Stratix EP1S80B956C6芯片中完成调试,测试结果表明该方法具有较快的捕获速度和较好的捕获性能。

摘要：为一种能够实现5指独立动作以及具备人机交互能力的多自由度仿生假手设计了手部嵌入式控制系统.该系统由传感器系统和运动控制系统构成,集成于假手机体内部,通过通信总线与上层控制器交换信息.传感器系统包括3种类型,共12个传感器,可为假手自主抓取以及人机交互中的感觉反馈提供数据,运动控制系统用于控制、驱动各手指动作.此外,本文以基于位置的阻抗控制为底层,以动作预构形为上层设计了分层控制策略.实验表明,该嵌入式控制系统和分层控制策略使假手实现了自主抓取功能,提高了抓取的柔顺性、稳定性和适应性.

摘要：设计了一种具备握力感觉反馈功能和具有较高灵活度的新型5自由度假手。采用耦合机构设计了假手的5个手指，每根手指分别通过置于手掌内部的一枚直流电机进行独立驱动。嵌入式的控制系统采用基于双数字信号处理器（DSP）的分层结构，在不同控制层中实现肌电信号（EMG）处理，握力感觉反馈，运动控制以及传感器信息处理，提高了实时性和集成度。基于表面电刺激原理设计了电刺激器，并结合力矩传感器构成握力感觉反馈系统，实验表明，该感觉反馈系统能准确地向人体反馈假手握力。

摘要：提出采用电流变流体（ＥＲＦ）填充在弹性皮肤下作为指端柔顺材料的机器人指端的设计．此指端不仅具有足够的柔顺性，而且借助电流变流体的阻尼可控性，可实现稳定接触与抓握的控制．建立了机器人手指抓握接触过渡过程的动力学模型，并对此模型中接触力、位移及稳定时间进行了仿真．

摘要：针对空间运输舱具有较大的速度和惯量,在对运输舱的操作过程中存在着冲击和碰撞,严重的时候会影响系统的安全的问题,研制中国大型空间末端执行器,设计大容差柔性钢丝绳捕获机构和基于滚珠丝杠螺旋传动副的拖动机构,并且对其捕获传感器系统进行设计。根据末端执行器机构特点和工作原理,提出基于Loop/Contact控制模型的捕获控制策略,有效地减小了操作对系统的冲击。建立空间微重力环境下末端执行器系统和运输舱系统的动力学模型,推导大型末端执行器在轨操作运输舱的动力学方程。计算机仿真试验证明,捕获过程中捕获力较传统方式降低50%,试验证明捕获力小于700 N,二者验证了末端执行器的实用性和控制策略的可行性,对提高大型空间末端执行器的工作稳定性具有重要意义。

摘要：为提高空间机械臂克服空间扰动的能力,降低关节力矩波动和能量消耗,提出了一种基于动力学约束的空间机械臂模仿学习策略.该策略分为两个阶段:第一阶段为基于高斯过程的模仿学习,利用运动学实例,采用高斯过程算法建立当前任务的运动模型,再根据当前环境,通过运动模型生成当前任务的期望轨迹分布.第二阶段为基于动力学约束的控制器设计,该控制器以第一阶段输出的期望轨迹分布为输入,以关节期望力矩为输出,在保证轨迹符合任务要求的同时,生成更加平滑的关节控制力矩.采用该模仿学习策略,用天宫二号空间机械臂在轨操控电动工具来定位螺钉,实验验证了该模仿学习策略的有效性.实验结果表明,与传统模仿学习加计算力矩控制的策略相比,采用基于动力学约束的空间机械臂模仿学习策略,机械臂的大负载关节力矩波动的峰-峰值可减少45%,波峰数可减少40%,能耗可减少31%,且关节力矩、加速度和速度更加平滑.该策略不仅克服了环境位置变化的不利因素,而且还降低了关节的力矩波动和能量消耗,提高了空间机械臂运行的平滑性,对高性能空间机械臂的在轨服务应用具有重要意义.

摘要：提出一种以硅片传输机器人末端竖直方向上由手臂静变形引起的静偏移为约束、以刚性杆柔性关节系统固有频率为优化目标、以各手臂壁厚为优化参数的硅片传输机器人手臂结构优化设计方法。建立硅片传输机器人刚性杆柔性关节动力学模型,通过系统固有频率分析以及模态分析确定对轨迹精度影响较大的模态为一阶模态与二阶模态;通过分析结构参数对一阶与二阶固有频率影响的灵敏度以及权值选择小臂与末端手臂的质量作为优化参数;建立以手臂厚度为变量、以手臂结构尺寸为约束的手臂挠度模型与末端竖直方向静偏移模型,分析手臂厚度对末端竖直方向静偏移的影响规律并对末端手臂与小臂的厚度尺寸进行优化设计;对结构优化设计前后硅片传输机器人手臂的性能进行对比分析。结果表明:该方法在大幅度降低手臂质量的同时可显著提高硅片传输机器人手臂的一阶与二阶固有频率,大幅度降低了末端竖直方向上的静态偏移及内应力,大幅提高了系统竖直方向上的振动频率。