管道机器人弯管运动转体原因分析

为避免管道机器人弯管内运行时发生转体现象而影响管内任务的执行,对机器人转体的原因进行了深入研究.以建立的管道机器人弯管运行的位姿模型为基础,对机器人的受力状况进行了分析,建立了机器人过弯时的转体力矩模型.通过对转体力矩的分析,揭示了管道机器人弯管运行时发生转体的根本原因,并指出了管道机器人弯管运行的最佳姿态角.理论计算表明:当机器人以最佳姿态角运行时,机器人转体力矩几乎为0,不发生转体;当机器人以其他姿态角运行时,将出现一个不为0的转体力矩,该力矩使机器人向平衡姿态角方向转体,直至机器人姿态稳定为止.在实际应用时,使机器人在平衡姿态角运行为最佳.仿真结果与理论计算基本一致,该研究为人弯管内的姿态稳定运行提供了一定的理论依据.     

新型涡流磁阻尼月球着陆器

针对三支撑月球着陆器摩擦式阻尼材料存在的真空冷焊问题,对非接触式涡流磁阻尼在月球着陆器上的应用进行了分析和试验.应用电磁学基本理论对涡流磁阻尼的基本特性进行了分析,得出了阻尼特性基本方程.使用DASP数据采集与分析软件,对新型涡流磁阻尼月球着陆器原理模型的缓冲特性进行了试验测试.结果表明,新型涡流磁阻尼月球着陆器具有较好的缓冲效果.     

轮缘半径对月球车鼓形轮原地转向阻力矩影响分析

为了给月球车的车轮构型设计、运动控制、模拟仿真等提供理论参考,基于地面力学理论,提出鼓形车轮下陷量判断方法,研究了其转向时轮-地接触的剪切特性与推土特性,并建立鼓形车轮原地转向的力学模型.理论分析表明:转向阻力矩随轮缘半径的增加而呈渐近线性增加.轮缘半径越小,车轮的转向阻力矩越小,使鼓形车轮较圆柱车轮具有更好的转向灵活性.利用月球车车轮运动性能测试系统对2种轮缘半径的车轮进行了原地转向实验,实验结果表明了该理论模型的正确性.     

具有月面适应性的月球车着陆释放机构

为了提高月球车着陆释放机构对各种复杂环境的适应性,综合了不同释放环境后给出了具有代表意义的极限释放环境.根据极限释放环境和释放过程对释放机构的运动要求,通过建立释放机构D-H矩阵,采用运动轨迹规划方法,得出了摇臂式释放机构的运动规律曲线;按照该运动规律曲线,引入不完全轮系作为传动约束,设计了分段渐倾式、摇臂式释放机构.实验结果表明,在月球车释放过程中,释放机构实测运动规律与理论运动规律吻合较好,在极限俯仰、极限侧倾和存在石块的释放环境下,该释放机构均能顺利完成月球车释放任务.     

Key Techniques of the X-ray Inspection Real-time Imaging Pipeline Robot

This paper presents a robotic system for weld-joint inspection of the big-caliber pipeline, which is developed for the purpose of being utilized as automation platform for X-my real-time imaging inspection technique (RTIIT). The robot can perform autonomous seeking and locating of weld-seam position in-pipe, and under the control of synchro-foUow control technique it can accomplish the technologic task of weld inspection. The robotic system is equipped with a small focal spot and directional beam X-my tube,so the higher definition image of weld-seam can be obtained. Several key techniques about the robotic system developed are also explained in detail. Its construction is outlined.     

球形机器人准静态学分析及其路径规划方法

针对现有球形机器人在动力学分析及控制系统设计时遇到的计算量大、实时性差的难点,提出将机器人的转向和向前驱动运动分开独立执行的设计原则.根据球体滚动中的实际情况,利用转速矢量的投影关系,建立了机器人的两输入、五输出的准静态学运动方程,当要求转速不高的情况下,可以对球形机器人进行基于运动学的控制.提出了一种在运动解耦方式下的点对点直线插补式路径规划方法,这种方法可以逐点逼近任意要求的轨迹,具有一定实际工程应用价值.     

六轮独立驱动月球车的动力学与控制研究

为了实现月球车的运动控制,对六轮独立驱动月球车的动力学与控制进行了研究.根据六轮月球车的机构组成和结构特点,建立了车轮的运动约束方程,并根据非完整约束系统的特性,建立了月球车的劳斯方程.提出了基于模型的车轮计算力矩控制方案,并利用MATLAB/SimuHnk对月球车跟踪直线和圆弧轨迹的车轮控制方案进行了仿真分析.研究结果证实了控制方案的可行性.'该研究工作为月球探测车的运动控制及自主避障功能等奠定了理论基础.     

空间机械臂集中式锁解机构的设计与研究

根据空间机械臂锁紧与展开的工作要求,提出一种空间机械臂锁解机构.为有效利用卫星表面有限的工作空间和降低锁解机构的质量,采用集中式锁解方案,即利用一根曲轴同时带动多个曲柄滑块机构运动,实现机构的解锁过程.建立基于Pro/E的锁解机构三维模型,对锁解机构的关键部件进行了结构设计,并利用有限元分析软件ANSYS完成了曲轴的模态分析.对曲轴合理地安排支撑位置,使其固有频率显著提高,适应恶劣的发射工况,满足设计要求.     

月球探测车的动力学建模与仿真分析

针对月球的复杂地形环境,利用多体系统动力学的理论,将月球探测车作为一个多刚体系统,对其进行动力学分析,建立了软地面环境下的月球探测车动力学模型.并利用ADAMS软件对所建立的动力学模型进行求解和仿真分析,为月球探测车控制系统的设计与数值计算提供了理论依据.     

变驱动半径两轮并列式月球车的稳定性分析

为了适应月球探测的特点和要求,提出了一种两轮并列式月球车结构,并分析了其驱动原理和性能.为了更好地适应两轮车系统的视觉导航及多车对接所具备的稳定性需要,设计了一种变驱动半径的两轮并列式月球车系统模型.针对两轮车系统的稳定性进行数学建模,采用变驱动半径结构和状态反馈控制进行仿真,结果表明,变驱动半径结构可以有效地实现两轮车系统的稳定性控制.