摘要：单环桁架式可展开天线的结构刚度随口径增大而降低的特点制约了其大型化,提出一种基于空间过约束正四棱台Bricard机构单元的双环可展开天线机构设计方法。首先,由等腰梯形面对称Bricard机构综合出展开构型与正四棱台几何体具有相同几何约束的正四棱台机构。而后,以始终存在一组正交对称面为约束条件推导出正四棱台Bricard机构的扭角约束关系,满足该约束的正四棱台机构自由度为1、可束状收拢。最后,由正四棱台机构构建出5 m口径的双环桁架式可展开天线机构。为双环桁架式可展开天线机构设计提供了过约束机构方案,提高了桁架的利用率,有助于面对称Bricard机构的广泛工程应用。

摘要：追述了变胞机构的发展,首次阐述了变胞原理及其在变胞机构的应用。进一步探讨了变胞机构与其他机构的区别,提出了变胞机构的延伸和分类,有助于挖掘具有变胞特性的原有机构和设计构造新的变胞机构。探讨了变胞方式,阐明了数学模型在变胞构态演变中的运用。并进一步运用各种例子,探讨了变胞机构在国内外的发展和在机器人以及制造业的应用,尤其是变胞原理在机器人及机器手的应用。该研究奠定了变胞机构的理论基础,为变胞机构新的研究和发展开拓了道路。

摘要：铺放压实力是连续纤维复合材料结构自动铺放成型的关键工艺参数之一。由于多数铺丝设备刚性高且位控精度不足,往往容易导致压实力波动较大,严重影响成型质量。因此,面向纤维预浸料自动铺放成型过程中压实力的柔顺控制要求,构建铺丝设备压实机构与成型模具间的二阶等效模型,设计一种基于导纳控制原理的铺放压实力控制器,采用烟花群体智能算法对控制器的惯性参数、阻尼参数及刚度参数进行优化求解,并通过建模仿真与铺放试验验证铺放压实力导纳控制器的有效性。

摘要：对距离地球较远的小行星表面进行松散土壤和岩石的采样任务时,需要采集不同深度的土壤样品并就地进行分析,并将有价值的数据传回地球。为此研究一种多功能采样器,进行钻进机构、取样机构和密封加热机构等关键组成部分的设计,能实现土壤和岩石样品的采样、体积测量和加热任务。由于钻进过程中,钻杆的约束条件发生变化,为分析钻杆的稳定性,建立动态压杆稳定模型,计算钻杆稳定的临界载荷;考虑钻孔深度变化、钻杆导向约束等不断变化的条件,分析钻杆振动频率的变化规律,利用ANSYS软件仿真,得到了钻杆随钻进深度变化的一阶固有频率区间。对耦合的密封力和加热开关接触力进行计算,得到了满足要求的可靠驱动扭矩。通过原理样机的制作与试验,验证了多功能采样器的设计合理性,达到了质量轻、功耗小、功能多、采样量大的效果。

摘要：设计了一种用于曲面形貌特征测量的机器人系统。该机器人测量系统采用弹性探针和六维腕力传感器相结合的方法采集待测曲面表面特征点的三维坐标数据,然后运用CAD/CAM软件对所得数据进行处理,很好地解决了曲面形貌测量的问题。讨论了该系统的工作原理、信号和数据处理方法及软件设计,给出了初步的实验结果。

摘要：为了克服发射过程和在轨极端温度环境对空间机械臂末端位姿精度的影响,提出了一种基于指数积(POE)公式的空间机械臂运动学在轨自标定方法。该方法使用空间机械臂末端双目空间相机和棋盘式标定板测量空间机械臂末端位姿实际值。根据关节旋量理论值和实际值之间的伴随变换关系建立了空间机械臂实际运动学模型,对运动学模型取微分建立了线性化的运动学误差模型,给出了基于最小二乘法的运动学标定模型。进行了7自由度空间机械臂运动学自标定仿真,仿真结果表明运动学标定过程能快速收敛到稳定值,标定后空间机械臂末端位姿精度有明显提高。

摘要：针对星球探测,设计了一种具有高度对称性的六足轮腿机器人。为适应星球表面的复杂环境,该机器人具有不仅在机身水平面内中心对称而且关于机身水平面对称的结构,同时能够通过腿部构型的变化实现两种运动方式:轮行模式和足行模式。机器人的膝关节采用双平行四边形的传动机构,克服了现有足式机器人膝关节平行四边形机构传动的奇异问题,增加了膝关节的转动范围,实现了单腿关于机身水平面的对称运动。设计了一种基于指数坐标在SE(3)空间上规划的自适应步态,机器人可以利用该自适应步态在没有视觉传感器和局部地图的条件下,仅依靠足底力传感器和机身的惯性测量单元,实现自主连续稳定的行走。利用该机器人结构的高度对称性,提出了一种倾倒恢复策略以适应星球探测过程中的需求。以Adams和MATLAB为虚拟的仿真环境,对六足轮腿机器人的运动模式切换、自适应步态及倾倒恢复进行了仿真,验证了可行性。

摘要：套接式展收机构展开锁定后的刚度主要由相邻套接筒接头刚度决定。为了保证套接式展收机构整体刚度,设计了一种碳纤维复合材料与金属材料相结合的套接筒接头结构。考虑套接筒接头间隙的影响,将套接筒接头刚度分为间隙未排除段和间隙排除段,对其弯曲刚度进行了理论建模和仿真分析。开发了相应的接头弯曲刚度测试试验装置,实现了弯矩定量加载。设计了相应的弯矩测试试验方法和流程,对三组具有不同间隙的套接筒接头样件进行了刚度测试试验。研究揭示了套接筒接头在间隙未排除段和间隙排除段的刚度变化规律,即间隙未排除段套接筒接头的刚度随着间隙的增大而减少,间隙排除段套接筒接头的刚度约为等效长度碳纤维筒的刚度。试验结果验证了理论分析的正确性,对于提高套接式展收机构整体刚度性能具有重要意义。

摘要：设计了一种腿臂融合的四足机器人,其具有腿臂功能复用的分支,不仅可以实现行走,还可以进行操作。对该机器人的行走模式和操作模式进行了研究,首先,建立了机器人单腿运动学模型,推导出机身整体的逆运动学;其次,对腿臂功能复用分支的5自由度操作臂模型进行了运动学分析,提出了欠自由度操作臂保证末端位置和末端姿态2种情况下的逆运动学最优求解方法,并分别给出了位置或姿态偏差;然后,建立了支撑面、支撑腿、本体、操作臂所组成的串并混联机构的运动学模型,利用本体位移补偿操作臂末端位置偏差,从而实现操作臂末端精确操作;最后,对机器人本体、操作臂以及串并混联机构的工作空间进行了仿真,并利用实验验证了该机器人腿行走和臂操作的功能。

摘要：针对未来月球探测大范围移动、复杂地形进入任务需求,设计了一种六支链轮足复合机器人,可满足可折展、高冗余度、高安全性的月面使用要求;设计了机器人足式、腿式、轮足结合通过极端地形条件的特殊步态,在仿真环境及地面模拟地形条件下对机器人构型及步态设计开展了验证,仿真及试验结果表明,六支链轮足复合机器人对崎岖地形、大障碍地形等复杂地形有较强的适应能力.多种移动模式、灵活步态为未来机器人在月面的多样化应用提供了更大的可能性,可为后续无人及载人月球探测提供方案参考.