基于改进蚁群算法的装配序列规划 被引量：33

1

作者 史士财 李荣 +1 位作者 付宜利 马玉林 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期1189-1194,共6页

针对装配序列规划问题,分析了基本蚁群系统的不足,提出了面向装配序列规划的改进蚁群算法,来获得最优或次最优的装配序列。改进蚁群算法中,将装配操作约束作为启发式信息引入状态转移概率中,通过获取零部件之间的装配关系设定可行转移... 针对装配序列规划问题,分析了基本蚁群系统的不足,提出了面向装配序列规划的改进蚁群算法,来获得最优或次最优的装配序列。改进蚁群算法中,将装配操作约束作为启发式信息引入状态转移概率中,通过获取零部件之间的装配关系设定可行转移范围。通过信息素残留系数的动态变化和影响转移概率的α、β参数的动态设置,提高了蚁群的收敛速度并有效地避免了其陷入局部最优解。通过实例验证了改进算法的有效性。 展开更多

关键词 蚁群算法 装配序列规划 信息素 优化

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空间机械臂全局反作用优化及其地面试验研究 被引量：24

2

作者 史士财 吴剑威 +1 位作者 崔平远 刘宏 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期242-247,253,共7页

针对空间机械臂在运动过程中对其基座产生力/力矩反作用这一问题进行了分析,并提出一种关节轨迹参数化的全局反作用优化方法,用于减小机械臂的反作用力/力矩.基于气浮轴承方法,建立了3自由度空间机械臂反作用优化地面实验系统.最后,采用... 针对空间机械臂在运动过程中对其基座产生力/力矩反作用这一问题进行了分析,并提出一种关节轨迹参数化的全局反作用优化方法,用于减小机械臂的反作用力/力矩.基于气浮轴承方法,建立了3自由度空间机械臂反作用优化地面实验系统.最后,采用3自由度机械臂验证了该方法的有效性. 展开更多

关键词 空间机械臂 飞行器 反作用优化 轨迹规划 气浮轴承

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空间太阳能电池阵列技术综述 被引量：25

3

作者 谢宗武 宫钇成 +2 位作者 史士财 金明河 王达 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期491-498,共8页

阐述了太阳能电池阵列技术的演变过程,分析了促进太阳能电池阵列技术发展的需求;然后针对太阳能电池阵列技术的发展问题,逐次对光伏系统、结构框架、展开机构技术进行了深层次的剖析,分析了各自的特点、发展状况以及应用情况,并展望了... 阐述了太阳能电池阵列技术的演变过程,分析了促进太阳能电池阵列技术发展的需求;然后针对太阳能电池阵列技术的发展问题,逐次对光伏系统、结构框架、展开机构技术进行了深层次的剖析,分析了各自的特点、发展状况以及应用情况,并展望了未来太阳能电池阵列技术的发展趋势;最后提出了太阳能电池阵列技术将朝着高效率、低成本、轻质量、长寿命、高可靠性的方向发展。 展开更多

关键词 太阳能电池阵列 光伏系统 结构框架 展开机构

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欠驱动自适应机器人手的研制 被引量：13

4

作者 史士财 高晓辉 +1 位作者 姜力 刘宏 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2004年第6期496-501,共6页

采用欠驱动自适应原理研制了与成年人手大小相仿的五指机器人手 ,所设计的机器人手结构简单 ,重量轻 ,适应性强 ,它既可以作为仿人形机器人末端操作器 ,也可以应用于残疾人假手 .根据虚功原理建立了

关键词 欠驱动 末端操作器 虚功原理 准静力学模型

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空间机器人目标捕获过程中的载体姿态扰动优化 被引量：9

5

作者 吴剑威 史士财 +1 位作者 刘宏 蔡鹤皋 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期16-21,27,共7页

针对自由飘浮空间机器人在捕获目标的过程中会对其载体姿态产生扰动的问题,提出了一种新的笛卡儿轨迹参数化方法.建立了反映载体姿态变化的目标函数该函数既可以限制机器人关节角的运动范围,也可以避免动力学奇异的影响.利用遗传算法进... 针对自由飘浮空间机器人在捕获目标的过程中会对其载体姿态产生扰动的问题,提出了一种新的笛卡儿轨迹参数化方法.建立了反映载体姿态变化的目标函数该函数既可以限制机器人关节角的运动范围,也可以避免动力学奇异的影响.利用遗传算法进行目标函数的优化,有效降低了空间机器人末端执行器在跟踪笛卡儿轨迹时对载体姿态的影响.仿真结果验证了算法的有效性. 展开更多

关键词 轨迹规划 空间机器人 参数化方程 遗传算法 反作用优化 避奇异

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空间机械臂在轨快换高精度模块化关节的研制 被引量：7

6

作者 孙敬颋 史士财 +1 位作者 郭闯强 刘宏 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期209-214,共6页

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... 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。 展开更多

关键词 空间机械臂 在轨快换 模块化 高精度 关节

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大型空间机械臂柔性关节的微分几何算法控制器设计 被引量：7

7

作者 孙敬颋 史士财 +2 位作者 王学飞 王达 刘宏 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1371-1376,共6页

大型空间机械臂负责空间站大型负载的运输、装配,而关节柔性会在一些工况下造成振动.因此设计了一种大型空间机械臂柔性关节控制器.针对谐波减速器的引入而带来的柔性,建立了柔性关节的动力学模型;采用基于微分几何反馈线性化方法对柔... 大型空间机械臂负责空间站大型负载的运输、装配,而关节柔性会在一些工况下造成振动.因此设计了一种大型空间机械臂柔性关节控制器.针对谐波减速器的引入而带来的柔性,建立了柔性关节的动力学模型;采用基于微分几何反馈线性化方法对柔性关节模型做了精确线性化解耦处理.对于线性化后的系统,为了克服不确定性及提高鲁棒性,采用具有较高鲁棒性和抗干扰性的滑模变结构控制规律来实现轨迹的合理跟踪.在Matlab/simulink中实现了线性化过程和滑模控制过程,对给定输入信号进行跟踪仿真,改变滑模控制的控制参数,得到控制参数对系统影响,验证了滑模控制的高鲁棒性,并能很好地跟踪输入信号.仿真结果表明,反馈线性化与和滑模控制的结合可以很好地应用于柔性机械臂的控制. 展开更多

关键词 柔性关节模型 微分几何 反馈线性化 滑模控制 大空间机械臂 控制器设计

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自由飘浮空间机器人笛卡尔避奇异运动规划 被引量：7

8

作者 吴剑威 史士财 刘宏 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期5-8,17,共5页

为了解决自由飘浮空间机器人笛卡尔运动规划过程中由动力学奇异而导致的关节速度无限大或无法计算的问题,提出了一种基于奇异值分解的高精度避奇异运动规划算法.在传统阻尼最小方差的基础上,利用奇异值分解将阻尼系数从固定量转化为随... 为了解决自由飘浮空间机器人笛卡尔运动规划过程中由动力学奇异而导致的关节速度无限大或无法计算的问题,提出了一种基于奇异值分解的高精度避奇异运动规划算法.在传统阻尼最小方差的基础上,利用奇异值分解将阻尼系数从固定量转化为随广义雅可比矩阵动态自适应变化的变量,算法保证了空间机器人通过奇异点时各关节的角速度变化曲线连续且平稳.算例验证了算法的有效性,结果表明该算法在非奇异位置不会引入跟踪误差,相比传统阻尼最小二乘法累计跟踪误差大约降低15%. 展开更多

关键词 自由飘浮空间机器人 运动规划 动力学奇异 阻尼最小方差 奇异值分解

原文传递

空间机械臂关节的热设计与热分析 被引量：7

9

作者 刘春龙 郭亮 +4 位作者 胡日查 张旭升 黄勇 吴清文 史士财 《载人航天》 CSCD 北大核心 2019年第3期372-377,共6页

针对空间机械臂关节内部功耗大、散热路径复杂、工作时间长、工作姿态复杂多变的热特点,对空间机械臂关节进行了详细热控设计,并进行了低温工况和4种高温工况下的热分析。通过低温工况的分析计算,得到了主动热控平均功耗为14.5W,关节温... 针对空间机械臂关节内部功耗大、散热路径复杂、工作时间长、工作姿态复杂多变的热特点,对空间机械臂关节进行了详细热控设计,并进行了低温工况和4种高温工况下的热分析。通过低温工况的分析计算,得到了主动热控平均功耗为14.5W,关节温度在-30.8^-20.8℃范围内,满足存储温度指标。高温工况分析了不同阳光照射状态下关节的温度分布及最长可工作时间,关节在极端高温状态下可工作2h,满足使用要求。 展开更多

关键词 空间机械臂 关节 热设计 热分析

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一种七自由度冗余机械臂的奇异构形特征分析 被引量：6

10

作者 史士财 尹斌 蒋再男 《机械与电子》 2014年第10期67-70,共4页

总结了对七自由度冗余机械臂进行奇异性分析的常用方法,并引入了一种基于相关旋量抑制的方法。采用这种方法,对一种构型与加拿大臂2相同的七自由度冗余机械臂进行了奇异性分析,得出了七自由度冗余机械臂出现奇异时的5种情况。为了深入... 总结了对七自由度冗余机械臂进行奇异性分析的常用方法,并引入了一种基于相关旋量抑制的方法。采用这种方法,对一种构型与加拿大臂2相同的七自由度冗余机械臂进行了奇异性分析,得出了七自由度冗余机械臂出现奇异时的5种情况。为了深入和形象地理解机械臂的奇异构形,针对每种情况进行了详细分析,得出了每种情况对应的奇异构形的几何特征,并用图解形式直观地给出了奇异构形的例子。 展开更多

关键词 七自由度冗余机械臂 奇异性分析 相关旋量抑制方法 奇异构形特征

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空间机械臂电磁制动器温升最优设计及热真空实验 被引量：4

11

作者 孙敬颋 史士财 +1 位作者 陈泓 刘宏 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期170-175,共6页

采用遗传算法几何惩罚函数的方法对空间机械臂制动器电磁线圈温升进行了优化设计.首先针对空间机械臂电磁制动器对电磁力、电流以及磁场强度的限制要求,以温升为目标推导出优化模型.然后针对优化模型约束非线性问题,提出遗传算法结合惩... 采用遗传算法几何惩罚函数的方法对空间机械臂制动器电磁线圈温升进行了优化设计.首先针对空间机械臂电磁制动器对电磁力、电流以及磁场强度的限制要求,以温升为目标推导出优化模型.然后针对优化模型约束非线性问题,提出遗传算法结合惩罚函数的优化方法.本方法可在解决全局优化问题的同时保证计算过程中的解总是可行解.优化结果显示,线圈温升大大降低.最后,将制动器置于热真空环境模拟设备中,测出电磁制动器线圈温升曲线.实验结果显示,测得温升值与优化设计得出目标温升值基本吻合,验证了方法及设计的正确性. 展开更多

关键词 空间机械臂 制动器 线圈 温升 最优设计 热真空实验

原文传递

面向虚拟装配的装配工具智能推送及操作空间检验

12

作者 李荣 王琪 +1 位作者 赵静 史士财 《煤矿机械》 2023年第11期194-199,共6页

虚拟装配技术应用可有效提高机电产品装配质量和效率,但在当前虚拟装配规划中,大多没考虑装配工具的影响。高效、准确的装配工具获取可进一步提高装配效率。建立装配工具知识本体模型,利用操作属性相似度方法,在装配工具实例库中对新研... 虚拟装配技术应用可有效提高机电产品装配质量和效率,但在当前虚拟装配规划中,大多没考虑装配工具的影响。高效、准确的装配工具获取可进一步提高装配效率。建立装配工具知识本体模型,利用操作属性相似度方法,在装配工具实例库中对新研发机电产品中待操作零件所需装配工具进行匹配推送,结合装配工具规则约束知识,将所推送的装配工具进行自动定位,且检验其操作空间。实践表明装配工具智能推送及空间检验对提高复杂机电产品研制效率有重要参考价值。 展开更多

关键词 装配工具 智能推送 操作空间

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空间机械臂关节快换接口结构设计与分析 被引量：4

13

作者 史士财 何阳 +1 位作者 李荣 刘宏 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1015-1022,共8页

针对宇航员在轨出舱维护需求,提出一种机械锁紧与电气连接独立操作的快换接口,该快换接口具有在空间环境下拆装快速、拆装操作力小的特点,同时满足机械臂的刚度与承载能力。该接口由容差对接接口本体、机械连接锁紧装置、电连接器组件... 针对宇航员在轨出舱维护需求,提出一种机械锁紧与电气连接独立操作的快换接口,该快换接口具有在空间环境下拆装快速、拆装操作力小的特点,同时满足机械臂的刚度与承载能力。该接口由容差对接接口本体、机械连接锁紧装置、电连接器组件、电连接器插拔装置四个功能模块组成。采用双圆锥面配合设计容差对接凸凹本体结构。根据宇航员舱外操作的需求选择了具有平面浮动能力的快换接口电连接器,设计浮动装置使得该电连接器具有超行程量。采用曲柄滑块结构将操作工具的旋转运动转化为电连接器的直线运动,并基于驱动力矩最小确定曲柄滑块的参数。采用膨胀锁紧原理设计快换接口结构连接锁定装置,分析预紧力衰减对连接刚度的影响。 展开更多

关键词 空间机器人 机械接口 电气接口 容差对接 膨胀锁紧

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空间机器人关节电磁制动器及其实验研究 被引量：3

14

作者 吴剑威 史士财 +2 位作者 金明河 马骏 刘宏 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期934-938,共5页

针对空间机器人可能出现的失电失控问题,设计了一种新型双面摩擦弹簧电磁制动器。该制动器结合了ERA制动器和汽车盘式制动器的优点,相比普通弹簧摩擦制动器,该制动器在相同制动压力下可提供双倍制动力矩。利用有限元法分析了制动器电磁... 针对空间机器人可能出现的失电失控问题,设计了一种新型双面摩擦弹簧电磁制动器。该制动器结合了ERA制动器和汽车盘式制动器的优点,相比普通弹簧摩擦制动器,该制动器在相同制动压力下可提供双倍制动力矩。利用有限元法分析了制动器电磁场的静态和动态特性,验证了制动器制动性能。通过对该制动器在真空高低温环境下进行多次制动实验,得到其制动力矩随制动次数变化的关系。根据实验前后摩擦副中各摩擦表面磨损状况的对比分析,找到了制动力矩改变的原因。为了使制动器稳定工作,提出了进行钛合金制动片表面处理以及在安装之前对制动器进行充分跑合的改进措施。 展开更多

关键词 制动器 空间机械臂 电磁场 摩擦副

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固体润滑轴承的变预载跑合系统设计与试验 被引量：3

15

作者 朱奎 史士财 +2 位作者 司圣洁 吴剑威 刘宏 《轴承》 北大核心 2010年第8期35-39,共5页

分析了MoS2薄膜用于固体润滑轴承的润滑机理,阐述了对MoS2固体润滑轴承进行跑合的必要性,详细介绍了所设计的变预载轴承跑合系统,进行了轴承的变载荷跑合试验,并对试验结果进行了简要分析。

关键词 滚动轴承 固体润滑 MOS2 轴承跑合 变预载

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双通道多级旋转变压器的标定和基于BP神经网络的误差补偿方法 被引量：3

16

作者 张飞 史士财 +3 位作者 孙敬颋 郭闯强 陈泓 刘宏 《机械与电子》 2011年第9期13-15,共3页

通过高精度的编码器实现对旋转变压器的标定,为了提高旋转变压器的精度,提出了一种基于BP神经网络的误差补偿方法,用该网络对误差曲线进行训练,再将训练结果写入DSP程序中进行实时补偿。实验结果表明,通过该方法对误差进行补偿,可以将... 通过高精度的编码器实现对旋转变压器的标定,为了提高旋转变压器的精度,提出了一种基于BP神经网络的误差补偿方法,用该网络对误差曲线进行训练,再将训练结果写入DSP程序中进行实时补偿。实验结果表明,通过该方法对误差进行补偿,可以将误差从±9′补偿到±0.3′,重复性好。 展开更多

关键词 旋转变压器 零位误差 幅值误差 BP神经网络

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大型空间机械臂制动器陶瓷摩擦副的研制 被引量：3

17

作者 孙敬颋 史士财 +4 位作者 王达 张飞 陈泓 刘宇 刘宏 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期83-89,共7页

根据大型空间机械臂制动时的安全需求,基于大型空间机械臂制动安全的数学模型,确定了制动器摩擦副的综合设计指标.以制动器力矩稳定性及寿命等为指标,计算了摩擦副的等效半径及喷涂厚度,设计了基于陶瓷材料的摩擦副.研制了陶瓷摩擦副制... 根据大型空间机械臂制动时的安全需求,基于大型空间机械臂制动安全的数学模型,确定了制动器摩擦副的综合设计指标.以制动器力矩稳定性及寿命等为指标,计算了摩擦副的等效半径及喷涂厚度,设计了基于陶瓷材料的摩擦副.研制了陶瓷摩擦副制动器样机及实验台.通过对制动实验数据的分析,验证了摩擦副设计的正确性.结果表明,以大型空间机械臂制动安全指标推算制动器摩擦副综合设计指标,以此来进行制动器摩擦副设计是可行的. 展开更多

关键词 大型空间机械臂 制动器 陶瓷 摩擦副

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空间三指形手爪的研制 被引量：3

18

作者 朱映远 倪风雷 +1 位作者 史士财 刘宏 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2012年第2期138-142,共5页

随着空间机器人技术的进步,空间机器人将用于对空间漂浮目标的包络和抓捕.为了协助空间机器人完成对漂浮目标的捕获任务,研制了一种空间三指形手爪.利用单双手指、V形槽和捕获接口等机械元件,使得机器人可以对大范围位姿不确定的目标实... 随着空间机器人技术的进步,空间机器人将用于对空间漂浮目标的包络和抓捕.为了协助空间机器人完成对漂浮目标的捕获任务,研制了一种空间三指形手爪.利用单双手指、V形槽和捕获接口等机械元件,使得机器人可以对大范围位姿不确定的目标实现高精度的对接捕获.研制的蜗轮蜗杆、轴承、密封等机构具备空间环境适应性.在试验中,手爪在较大位姿偏移情况下捕获目标并锁紧在唯一位姿下.因此手爪具有较高的精度并且适应高低温度变化,具备了在空间环境中工作并抓捕对接目标的能力. 展开更多

关键词 空间 三指形手爪 抓捕

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基于欠驱动原理的5指残疾人假手设计 被引量：3

19

作者 史士财 李荣 +1 位作者 姜力 刘宏 《机械制造》 2008年第8期35-37,共3页

采用欠驱动自适应原理设计了与成年人手大小相仿的5指残疾人假手,所设计的假手结构简单,质量轻,适应性强。假手主控制器采用TMS320F2810来实现对传感器信号的采集,步进电机的控制。并利用所设计假手进行了多种抓握实验,表明该假手可对... 采用欠驱动自适应原理设计了与成年人手大小相仿的5指残疾人假手,所设计的假手结构简单,质量轻,适应性强。假手主控制器采用TMS320F2810来实现对传感器信号的采集,步进电机的控制。并利用所设计假手进行了多种抓握实验,表明该假手可对多种形状物体进行抓、握、捏等多种操作。 展开更多

关键词 残疾人假手 欠驱动 力矩传感器

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薄壁角接触球轴承轴向刚度分析及其实验 被引量：2

20

作者 史士财 吴剑威 +2 位作者 李荣 司圣洁 刘宏 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期32-37,共6页

针对薄壁角接触球轴承刚度分析中的多体接触协调变形的情况,以71718轴承为例进行了薄壁角接触球轴承的轴向刚度特性研究.根据单元大小对分析结果的影响确定合理的单元尺寸;利用所确定的单元尺寸建立71718轴承的三维有限元模型,并对其轴... 针对薄壁角接触球轴承刚度分析中的多体接触协调变形的情况,以71718轴承为例进行了薄壁角接触球轴承的轴向刚度特性研究.根据单元大小对分析结果的影响确定合理的单元尺寸;利用所确定的单元尺寸建立71718轴承的三维有限元模型,并对其轴向刚度进行分析;搭建轴承轴向刚度测试平台,并利用该平台对71718的轴向刚度进行测试.实验结果与分析结果的对比可知,利用Hertz解析解计算时误差较大,利用有限元法得到的解与实际测试结果误差在10%以内. 展开更多

关键词 薄壁轴承 有限元法 Hertz解析解 角接触球轴承 轴向刚度

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