摘要：研制了一种高输出力矩可实现高速比、高控制精度的在轨可维护模块化关节。首先对高负载空间机械臂进行了动力学仿真,计算出关节力矩需求。其次,确定直流无刷舵机串联谐波减速器的传动方案。直流无刷舵机本身的齿轮传动误差经过谐波传动可以忽略,又有效提高了速比;输出端谐波减速器使关节在满足力矩需求的同时,具有很高负载自重比和传动精度,整个关节的机械回差可控制在1 arc min以内。在机械精度得以保证的同时,设计了基于FPGA的空间机械臂关节硬件控制器,完成高精度传的感器信息采集处理以及关节的闭环控制,以达到3 arc min以内的闭环控制精度指标。另外,为保证此关节长期在轨服役需求,设计了在轨可更换功能以及在轨手动驱动功能;所有控制电路集成于关节内部,实现机电一体模块化,便于在轨整体拆换。最后以关节样机为实验对象,搭建关节负载-精度测试平台,通过PD控制得出关节闭环控制精度,验证了设计的正确性。

摘要：随着医疗技术的发展,静脉穿刺已经成为人体健康评估、病情诊断、治疗的必要手段,目前几乎全部依靠医护人员手动操作完成,自动化需求日益强烈。为了减轻医护人员的精神和体力负担,推进医疗自动化和智慧医疗的发展,在巨大的社会经济前景的激励下,静脉穿刺机器人已成为世界范围内的研究热点,各大研究机构相继发布各自研究成果。简要概述了静脉穿刺机器人的发展现状,详细分析了所涉及的静脉感知、自主决策、机器人结构设计、控制方法等关键技术,总结了存在的问题和面临的挑战,并对未来发展趋势进行了展望。

摘要：探讨了智能假肢手生机电集成的关键问题,包括与生机接口功能匹配的灵巧操作机构设计、假肢本体的机电集成、假肢与人体的物理集成界面、双向生机接口集成等.然后,研究了驱动内置型智能假肢手指的集成化设计方法,该手指具有3维力触觉、力矩和位置感知功能,且传感器、驱动器和控制器均集成在手指内部.针对神经控制通道与感知反馈通道间的干扰,结合电刺激对肌电信号(EMG)的干扰模型,提出了基于双相电刺激和自适应滤波的干扰抑制方法.实验验证了该方法的有效性.

摘要：针对具有谐波减速器的柔性关节机器人容易产生振动的问题,设计了一种轮辐式力矩传感器.该力矩传感器安装于谐波减速器输出端和机器人臂杆之间,用于反馈机械臂反作用于关节的扭转力矩,从而能够直接获得关节的振动状态信息.基于该力矩传感器信息和计算的关节名义输出力矩,提出了一种新的振动抑制方法,在传统力矩负反馈PD控制器基础上通过增加名义输出力矩前馈补偿,实现了振动的快速抑制.建立了单关节控制实验平台,并进行了梯形轨迹跟踪振动抑制实验.实验结果表明:本文所提出的控制器不但能够快速抑制关节振动,而且不影响轨迹跟踪精度,从而解决了传统力矩负反馈PD控制器不能同时兼顾振动抑制效果和轨迹跟踪精度的问题.

摘要：针对空间机械臂高可靠性要求,提出一种基于双绕组永磁同步电机的关节容错控制系统。与传统控制系统相比,该控制系统使得机械臂关节保持了较小的体积和重量,能够容忍主份和备份子系统之间发生多个不重叠故障,且能在单个子系统发生故障而断电的情况下,维持关节的不间断工作,从而解决了传统双绕组电机控制系统不能容忍电源及控制器出现故障的问题,提高了关节的容错能力。设计了电机驱动系统和控制器的容错控制策略,并基于关节冗余传感器信息,能够在两种位置传感器同时发生故障的情况下,实现对故障的在线检测。

摘要：通过运行轨迹的优化设计来减小空间机械臂运动对其基座姿态产生的扰动影响是一种经济有效的方式,然而针对笛卡儿空间内多个离散位姿约束条件下空间机械臂运动轨迹的优化设计研究相对较少.通过改进样条函数对机械臂末端运行轨迹进行参数化设计,将基座姿态的扰动量表达为关于样条函数控制点与相邻约束点之间运行时间的目标函数,利用遗传算法对目标函数进行全局优化处理,完成空间机械臂运行轨迹的优化设计.仿真结果表明,该方法能有效降低机械臂运动对基座姿态产生的扰动,并且规划的关节运动轨迹二次连续可微.

摘要：针对移动机器人工作时远程指挥和监控的需要,开发了一种无线监控指挥系统.设计了基于TMS320DM642专用图像处理芯片的图像采集模块,可以根据需要灵活地监控单路或多路图像,无线图像传输设备采用COFDM技术.系统实现了移动机器人在远程、非视距、移动情况下的实时监控.

摘要：空间环境应用的机电设备对电源的可靠性、效率、体积及重量有着苛刻的要求。当前应用的集成电源模块输出电压种类固定且数量较少,往往需要多个电源模块组合使用,这样不仅降低了电源的效率,而且增加了体积和重量,同时由于没有针对太空单粒子锁定事件进行有效的防护设计,有较大的安全隐患。针对空间环境的特殊需求,设计了一款多路输出的电源电路,它由多路DC/DC变换电路、低压差线性调节电路和防止单粒子锁定保护电路组成,实验证明该电源电路具有体积小、集成度高、效率高等优点,并能有效消除单粒子锁定事件的影响。

摘要：太赫兹波兼具穿透性强、使用安全性高、定向性好、带宽高等技术特性,在国防、深空通信、远程成像、安全检查和医疗诊断等领域具有重大应用前景。基于慢波结构的电真空器件是在太赫兹频段产生瓦级功率输出,同时实现太赫兹辐射源小型化和经济化最具潜力的一种解决方式。慢波结构作为此类电真空器件的核心零件,其物理设计及制造水平将直接影响器件的带宽和增益,因此,从适合工作在太赫兹频段的慢波结构类型、加工精度与表面质量要求,以及制备工艺3个方面出发,对慢波结构的微细加工技术研究现状进行综述,重点分析太赫兹频段慢波结构的关键制造技术水平及应用现状,并探讨其在发展过程中需要面临的挑战和仍需注重解决的问题,希望能为后续高频器件研究工作的推进提供参考。