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。

摘要：针对空间可展开天线大口径、高收纳率、高结构利用率等迫切发展需求,提出一种多构型组合式模块化可展开天线机构。首先,阐述了机构的总体方案,分别从模块组合规则、肋单元展收原理等对结构进行了详细分析,并基于机构学基本理论对机构的自由度进行了计算;其次,根据机器人学理论分别建立了单模块与多模块的运动学模型,利用空间等包络圆法求解出各肋单元夹角间的关系;同时采用数值仿真软件对多模块联动过程中肋单元夹角的变化规律进行了研究,对建立的多构型组合式模块化机构运动学模型进行了验证及分析;最后对比了单构型与多构型组合式两类天线的结构利用率、收纳率等关键参数,并研制了一台六棱柱单模块原理样机,开展了展开功能试验与验证。仿真及试验结果表明:所提出的机构能够实现由收拢至展开态的运动变化,展开过程中机构无干涉、卡滞等问题;同时,提出的新构型方案不仅保留了模块化结构通用性好、易拓展等特点,还具有较高的收纳率和结构利用率,研究成果对于丰富和发展宇航空间机构基础理论,推动该型天线的工程应用等具有较高的参考价值和借鉴意义。

摘要：针对在非完整移动操作臂（NMM）系统协调控制中传统解耦线性化方法所带来的局部线性化及近似线性化等问题，采用微分几何方法，通过适当的微分同胚和非线性反馈实现NMM系统多输入多输出非线性解耦控制，将多变量、强耦合、非线性的复杂系统精确转换为线性解耦系统。由NMM系统的状态方程建立其仿射非线性系统模型，并进行解耦条件验证，通过微分几何方法得到NMM的线性解耦系统，同时对解耦后的线性子系统设计PD轨迹跟踪控制器。仿真结果表明该控制器具有良好的跟踪效果，并验证了利用微分几何方法解耦后线性系统的正确性。

摘要：针对高度耦合的月球车轮地相互作用力学积分模型很难在实际中应用的问题,采用应力分布线性化、忽略比重较小的耦合项等方法,推导了解耦的封闭解析模型.利用轮地相互作用测试平台,对具有不同尺寸和不同轮刺的6种车轮进行试验.基于解耦模型研究了土壤参数的辨识方法,对轮地作用过程中的8个未知参数进行了辨识,并利用试验数据验证了该方法的合理性.由于辨识的参数对于简化误差具有补偿作用,解耦解析模型可以对挂钩牵引力、驱动阻力矩、沉陷量、滑转率等进行精度较高的预测,进而可以较好地应用于月球车的动力学仿真和控制算法设计.

摘要：星球车转向沉陷量是其转向力学研究的基础,可以对星球车转向机构设计、车轮转向控制及仿真提供支持。利用星球车单轮测试台进行车轮原地转向沉陷量测试试验,分析了垂直载荷和轮刺高度等因素对沉陷量的影响。结合试验数据对传统转向沉陷量模型进行分析,发现通过改变沉陷指数可以极大的提高沉陷量的计算精度。进而对沉陷指数进行辨识和分析,并推导出两种沉陷指数的理论计算模型。基于沉陷指数模型推导了修正的沉陷量计算模型,其对于沉陷量的预测结果与试验数据相比最大相对误差约为5%,确定系数大于0.97,证明该模型可以反映车轮转向过程中由于土壤压实和流动等因素引起的动态沉陷。

摘要：轮地相互作用地面力学在月球车的设计、性能评价、控制和仿真等方面具有重要作用,是目前基于动力学进行月球车相关研究的瓶颈。基于此,利用针对月球车开发的车轮—土壤相互作用测试系统进行试验,结合试验数据对传统车辆轮地相互作用正应力和切应力分布模型进行修正,并分析月球车轮刺高度对应力分布的影响,从而提出随滑转率变化改变沉陷指数的经验公式,以反映土壤侧向流动等引起的滑转沉陷。对应力分布公式积分得到集中力/力矩计算模型,并结合试验数据进行验证。在载荷为80N,滑转率从0.05增加到0.6时,模型对于车轮垂直载荷、挂钩牵引力和驱动力矩的计算值与试验数据相比,相对误差不超过10%。模型能够反映滑转沉陷和轮刺效应,可以有效地用于月球车轮地相互作用力学的计算。

摘要：重载转运机器人被广泛用于汽车生产和机械制造等行业,可显著提高生产效率。为满足大型坯料转运需求,本文提出一种平行四连杆式四自由度转运机器人构型设计方案。雅可比矩阵是指从关节速度到转移机器人操作空间速度的映射矩阵,可以用微分矢量法求解。将雅克比矩阵条件数在工作空间内的均值作为机器人速度全域性能指标,并以速度全域性能指标为优化目标。然后,以机器人实际工况为约束条件,开展杆件长度优化,并获得最小的杆件总长度和全域速度性能指标数,优化前后,机器人杆件长度总和减少6.12%,全域速度性能提升45.15%。以优化后的杆件尺寸作为机构参数,通过仿真分析获得转运机器人的运动空间分布。最后,结果表明,所提的少自由度雅克比矩阵建立方法和基于速度全域性能指标的杆件优化准确、有效,机器人的工作空间分布满足设计要求。

摘要：将波变量法与预测技术及四通道遥操作系统结构相结合,在保证时延系统稳定性的基础上提高其透明性.根据理想透明性条件分析了四通道结构的参数选择方法.为了将波变量方法应用于四通道结构,通过合理的力/速度信息组合将四通道结构分割成二端口网络并对其输入输出信息进行了波变换.在主端的波域加上预测器,并设计能量综合器来保证预测器的无源性.分析了所提方法的透明性和稳定性.仿真实验表明,在一定条件下所提方法能够保证时延系统的稳定性,并具有较好的透明性.

摘要：基于改进粒子滤波器,提出了一种应用于未知环境下的移动机器人的同步定位与地图创建方法.针对传统粒子滤波器经过多次迭代后粒子退化从而需要大量粒子才能提高定位精度的问题,设计了一种基于人工鱼群算法的粒子滤波算法,该方法主要利用人工鱼群算法对预估粒子进行二次更新,从而调整了粒子的分布使其更加接近真实位姿,提高机器人的SLAM性能.经过Matlab仿真实验,证明了该方法能够准确快速地对机器人定位,并且构建的地图精度也很高.

摘要：针对仅仅依靠初始构形组成模块间的相互协调运动无法完成自重构任务这一情况,结合DL-Cube(Double L Cube)自重构机器人单元模型的结构特性,设计构建了风车形子单元,该子单元具有移动、转变模块方位、携带模块等能力.提出了基于公共拓扑的自重构规划策略,即在进行自重构之前利用分级优化机制搜索出初始构形与目标构形之间的最大公共拓扑,然后以此公共拓扑为目标构形的生长中心,同时,借助于风车形子单元移动、转变模块方位及携带模块的能力,最终实现目标构形的重构.利用仿真实验验证了上述理论的有效性和可行性.