摘要：研究空间飞网收口机构在捕获过程中产生翻滚缠绕的原因及质量块优化设计的方法。通过在质量块连体坐标中对其所受空间力系进行简化,分析质量块产生翻滚的原因,并据此对质量块与捕获网的连接进行优化设计。建立了超声波电机启动后质量块各转动部分的动力学方程,分析了其对产生缠绕的影响。并据此对原质量块的结构进行改进和优化设计。实验证明经优化设计的新结构改善了收口机构翻滚缠绕问题。

摘要：为了实现超声波电机驱动电压频率与幅值、相位间的完全解耦,充分利用传统控制器的易调节和基于直接数字合成(DDS)技术的高精度特性.通过分析驱动电压参数要求,确定合理的低通滤波器参数设计方法.对方波进行滤波产生正弦信号,经过功率放大后直接驱动超声波电机.设计一种驱动电压参数精密解耦的超声波电机控制系统.通过调节方波的频率、相位和占空比来精确控制驱动电压的相应电参数.采用该方法实现了能够同时独立控制2台超声波电机的控制系统,相位和幅值精度达10bits以上,频率分辨率为16Hz.

摘要：介绍了一种采用超声波电机作为驱动源的空间飞网自适应收口机构(质量块)的设计及实现方法。通过分析捕获过程中质量块运动情况,研究超声波电机电流与负载的关系,确定以加速度信号和电流信号作为电机启动和停止的触发信号,在此基础上设计并实现了质量块的驱动控制系统。通过在电机输出轴与卷筒间加入差动轮系构成双卷筒机构,力学分析证实了该机构在负载不均衡情况下的自适应性。分析证明该机构使飞网的捕获操作对捕获平台的精度要求降低,有容错能力。同时使收口机构在部分质量块故障时也能完成捕获任务。

摘要：纵扭复合型超声波电动机比其他类型的超声波电动机更具低速大力矩的特点,可实现高精度直接驱动,可作伺服电动机使用,适合于多种场合,特别是航空航天等军事领域。由于纵、扭振动在定子中的传播速度不一样,其纵、扭两相谐振频率的调谐一直是个难题。本文提出了一种新型的径向-扭转复合型超声波电动机,利用了定子径向振动时因泊松效应产生的纵向振动,其实质是径向振动和扭转振动的复合,是一种变形了的纵扭复合型超声波电动机。其定子具有中空、短柱等特点,可方便实现一阶径向振动与一阶扭转振动谐振频率的调谐及其结构等的优化。文中给出了中空短柱的电动机定子结构,建立了径向振动的理论分析模型,分析了其调谐原理和过程,并结合ANSYS有限元计算实现定子结构优化设计。最后根据上述理论研制了Φ60mm的样机,实现的样机性能较好,其空载转速为25r/min,堵转力矩为5N·m。这种超声波电动机较以往电动机具有轴向尺寸小、重量轻和无噪声等优点。

摘要：纵扭复合型超声波电机比其他超声波电机更具低速大力矩的特点,可以直接驱动负载,适合航空航天领域的应用。不过由于纵、扭振动在定子中的传播速度不一样,其纵、扭两相谐振频率的调谐一直是个难题。提出一种新型的中空结构的径向-扭转振动复合型超声波电机,采用一对纵振压电陶瓷和一对扭振压电陶瓷的组合方式,利用了径向一阶振动模态和扭振一阶振动模态,并通过电机定子的中空结构和尺寸的调整,使径向和扭转两相基频一致。首先从理论上分析了此方案的可行性,即提出了两相调谐的方法,并对以前的模型加以改进,然后根据理论分析制作了Φ60 mm的样机,经过试验,发现其性能满足设计要求,样机的最高转速为40 r/m in,堵转力矩为3.2 N.m。研制的超声波电机较其他电机具有轴向尺寸小和重量轻等特点,可以减小质量40%。

摘要：设计了采用单相电源驱动旋转和直线两种运动的新型单定子二自由度超声波电机,提出了一种近谐振点平稳惯性冲击的电机驱动方法。基于电机构造机理和驱动原理,建立了电机惯性驱动模型,定量分析了方波信号参数对电机性能的影响。算例分析表明,电机在近谐振点采用非对称方波激励,定子端面可输出符合惯性驱动要求的锯齿波。给出了最佳的方波驱动频率与占空比。该驱动方法简洁高效,完全消除了相位差对多自由度电机性能的影响。

摘要：研制空间绳网机器人的张力控制机构样机.论证绳网机器人捕获目标物后从两分散刚体镇定成一个稳定复合体过程中可能出现的冲击、摆动和振动等问题.借鉴钓鱼过程中通过弹性钓杆和线盘组合保证提供合理的张力,说明张力控制机构及控制技术是空间绳网机器人捕获目标物的关键技术之一,通过张力控制配合绳网机器人系统总体运动规划和控制策略是有效解决上述问题的唯一途径.提出系绳张力机构必须具有系绳入角姿态可测、绳长可测和系绳张力可控可测等功能要求.开展高精度的张力控制机构设计工作,对研制的样机进行单机测试和地面防冲击缓冲释放实验.测试和实验结果反映张力控制机构样机具有很好的操作性,能够较好地满足地面试验要求.

摘要：多自由度球形超声波电机具有机械集成度高、分辨率高和无电磁干扰等独特优势,在微型机器人、医疗设备和监控探测等领域具有广阔的应用前景。为了提升多自由度电机的容差性和自适应调节能力,提出了一种基于柔性板簧的三自由度球形超声波电机,从电机定、转子空间位置和几何结构关系出发建立了电机的静力学模型,可分析电机各种结构参数对接触圆周的力分布影响。通过电机的算例分析,证明柔性板簧具有自适应的调节能力,可为电机定、转子提供较均匀的预紧力。研究成果对三自由度球型超声波电机的优化设计与性能提升具有指导意义。

摘要：提出了一种基于板簧支撑结构的三自由度球形行波型超声波电机。首先介绍了这种电机的基本结构和驱动原理,使用板簧支撑结构较好地解决了球转子与行波定子之间的对心问题,定转子之间的预紧力更加均匀一致;然后利用摩擦驱动模型对这种电机进行了数学建模,推导出了电机的机械特性计算方程组;接着对模型进行了仿真计算,分析得到了一些有用的结果。研制样机的球转子直径为40mm,定子直径为30mm,实现的堵转力矩为0.035Nm,空转转速90r/min,且各方向运转平稳,输出性能比较一致。

摘要：球形行波型超声波电机可以实现球面轨迹的运动,但是目前其设计仍处于经验阶段。该文从球形行波型超声波电机的原理与基本结构出发,利用坐标变换关系得到转子运动时定、转子接触面上接触力的分布情况,分析了行波定子与球转子接触点的摩擦驱动力和摩擦阻力。根据运动稳定时球转子的力和力矩平衡及行波定子的轴向力平衡关系,得到球形行波型超声波电机的驱动数学模型。通过仿真分析了结构参数和行波定子特性的影响,初步验证了上述模型。