基于频域法的星箭连接分离装置的冲击载荷识别 被引量：7

1

作者 张玉良 杨飞 +2 位作者 岳洪浩 邓宗全 徐洋 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第17期79-85,共7页

基于频域法动载荷识别原理,识别基于记忆合金驱动的星箭连接分离装置的三次冲击载荷。通过EEMD算法对测点冲击响应信号去噪及识别,可知频域法可以比较准确识别出星箭连接分离装置的三次冲击载荷,识别效果更具优势,实验结果也间接验证了... 基于频域法动载荷识别原理,识别基于记忆合金驱动的星箭连接分离装置的三次冲击载荷。通过EEMD算法对测点冲击响应信号去噪及识别,可知频域法可以比较准确识别出星箭连接分离装置的三次冲击载荷,识别效果更具优势,实验结果也间接验证了方法的可行性与正确性。 展开更多

关键词 星箭连接分离装置 频域法 冲击载荷识别 EEMD去噪

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面向熔岩管探测的星球子车及其参数化设计方法研究 被引量：1

2

作者 黄澜 于兆玮 +4 位作者 丁亮 杨怀广 高海波 邓宗全 杨辰光 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期19-34,共16页

星球熔岩管是进入星球地下的捷径,具有较高的科学探测及资源勘探价值。提出了一种新型系绳星球熔岩管探测子车,并开展其参数化设计研究。面向熔岩管管口大坡度斜坡绳索释放回收问题以及熔岩管内探测车转向问题对系绳轮式移动机构进行了... 星球熔岩管是进入星球地下的捷径,具有较高的科学探测及资源勘探价值。提出了一种新型系绳星球熔岩管探测子车,并开展其参数化设计研究。面向熔岩管管口大坡度斜坡绳索释放回收问题以及熔岩管内探测车转向问题对系绳轮式移动机构进行了构型设计。基于地面力学理论,考虑三轮移动系统在熔岩管口周围及管底堆积区松软地形内移动能力,以及探测车在崎岖硬质熔岩管内壁中的几何通过性、平稳性和抗颠覆性等因素对系绳三轮移动系统进行了参数优化设计。在模拟外星球地表环境中的仿真和试验结果表明,使用提出的优化设计方法设计出来的星球车完全满足预定的技术要求,相比于参数优化之前具备更强的移动性能,并可为四轮、六轮等多轮星球车参数化设计提供有益借鉴。 展开更多

关键词 熔岩管探测 星球子车 参数化设计 多轮移动系统 地面力学

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月面人机联合采样探测发展趋势与任务设想 被引量：4

3

作者 姜生元 刘君巍 +5 位作者 张伟伟 邓宗全 赖小明 邓湘金 赫梅列夫·弗拉基米尔 戈雷赫·罗曼 《载人航天》 CSCD 北大核心 2019年第5期572-580,共9页

针对月球资源的探测与原位利用需求,概述了月球资源遥感探测、采样返回分析及原位采样探测技术现状和发展趋势。面向载人登月采样探测工程需求,围绕月面人机联合采样探测,提出了不同阶段表层样品采样探测、广域分布式原位探测、大尺度... 针对月球资源的探测与原位利用需求,概述了月球资源遥感探测、采样返回分析及原位采样探测技术现状和发展趋势。面向载人登月采样探测工程需求,围绕月面人机联合采样探测,提出了不同阶段表层样品采样探测、广域分布式原位探测、大尺度月壤剖面科学钻探等任务设想,为我国未来载人月球探测总体方案制定和航天员用智能设备的研制提供参考。 展开更多

关键词 载人登月 人机联合 采样探测 发展趋势 任务设想

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用于砂土层连续采样的柔性软袋式钻取采样技术研究 被引量：2

4

作者 田野 陈萌萌 +3 位作者 杨飞 侯绪研 唐钧跃 邓宗全 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期246-252,共7页

砂土是地球表面常见的一种覆盖物,由于风力和水力的搬运作用导致传统浅层采样器所采集的样芯信息量不足,并且由于砂土颗粒之间的内聚力小流动性大,传统环刀压入方法无法采集到长度大于20 cm并且具备连续层序信息的样品。为此提出一种柔... 砂土是地球表面常见的一种覆盖物,由于风力和水力的搬运作用导致传统浅层采样器所采集的样芯信息量不足,并且由于砂土颗粒之间的内聚力小流动性大,传统环刀压入方法无法采集到长度大于20 cm并且具备连续层序信息的样品。为此提出一种柔性软袋式取芯技术,采用内置柔性袋取芯机构的外螺旋钻具对砂土进行钻取采样,以提高采样的样芯长度并保持层序信息。分析了取芯钻具与砂土相互接触的机理以及对采样样芯的扰动情况,通过仿真模拟的比对揭示了传统环刀压入法对样芯扰动的原因。搭建了试验台并针对传统环刀压入法与柔性软袋式取芯方法的采样率进行了对比试验,结果显示后者取芯率随转速增加下降10. 4%,前者随压力增加提高16. 4%,使用柔性软袋方法取芯率均值从13. 08%提高到84. 08%,并能保持连续的样芯层序信息。 展开更多

关键词 砂土层 连续采样 柔性软袋 取芯率

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轮地力学模型参数灵敏度分析与主参数估计 被引量：4

5

作者 周如意 丰文浩 +3 位作者 邓宗全 高海波 丁亮 李楠 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期246-258,共13页

在星球探测过程中,星球车需要估计地面力学参数以及时调整控制策略.快速适应地形变化。针对形式复杂,参数耦合的轮地相互作用模型,采用Sobol灵敏度分析方法,分别对模型中的地面承压特性参数和剪切特性参数的灵敏度进行定量分析,筛选出... 在星球探测过程中,星球车需要估计地面力学参数以及时调整控制策略.快速适应地形变化。针对形式复杂,参数耦合的轮地相互作用模型,采用Sobol灵敏度分析方法,分别对模型中的地面承压特性参数和剪切特性参数的灵敏度进行定量分析,筛选出沉陷指数与内摩擦角作为模型的主导参数,用于反映地面承压特性和剪切特性的变化。基于轮地相互作用力学平衡方程,通过简化应力分布公式,进一步推导出主导参数的解析表达式。通过以典型值固定非主导参数.利用系统状态参数和滤波处理完成地面力学特性主导参数的估计。结果表明,所提出的地面力学主导参数解析式及相应的估计方法能够快速反映地形的变化,沉陷指数估计的平均相对误差为2.8%.内摩擦角估计的平均相对误差小于3%。估计结果可准确预测车轮牵引力,为实现实时控制提供必要信息。 展开更多

关键词 灵敏度分析:参数估计 轮地相互作用 主导参数 解析模型

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基于单目视觉的松软地面星球车车轮滑转率估计 被引量：4

6

作者 吕凤天 高海波 +3 位作者 李楠 丁亮 邓宗全 刘光军 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期77-85,共9页

车轮滑转率的估计对星球车的移动控制具有重要的意义,可以帮助星球车进行定位导航,预防沉陷。通过分析两相邻时刻车轮-地面图像,建立车轮滑转率估计模型,提出一种只利用视觉手段估计车轮滑转率的方法。提取车轮-地面图像中高亮度车辙弱... 车轮滑转率的估计对星球车的移动控制具有重要的意义,可以帮助星球车进行定位导航,预防沉陷。通过分析两相邻时刻车轮-地面图像,建立车轮滑转率估计模型,提出一种只利用视觉手段估计车轮滑转率的方法。提取车轮-地面图像中高亮度车辙弱边界,利用两相邻时刻获取的车轮-地面图像中的车辙边界,估计车轮前进位移及线速度。提出车轮-地面图像中车轮标记点的提取方法,利用两相邻时刻获取的车轮-地面图像中的车轮标记点,估计车轮旋转角度和角速度。给出另一种利用编码器和车轮-地面图像估计滑转率的方法,对两种方法进行试验测试,试验结果说明两种方法是有效的,滑转率估计误差均低于9%。滑转率估计方法不仅可以帮助星球车在利用车轮-地面图像检测沉陷量的同时,而且能实现对车轮滑转率的估计,能提高从车轮-地面图像中获取的车轮状态信息数量。 展开更多

关键词 滑转率检测 视觉检测 星球车 图像弱边界提取

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基于单目视觉的星球车车轮沉陷量和滑转率实时检测 被引量：2

7

作者 袁野 丁亮 +3 位作者 杨超杰 高海波 邓宗全 刘振 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第24期259-267,共9页

松软地形下,星球车车轮会发生滑转和沉陷,实时检测沉陷量和滑转率在星球车仿真、车轮协调控制以及土壤参数辨识等方面具有重要意义。提出基于单目视觉的车轮沉陷量和滑转率的实时检测方法,对车轮感兴趣区域进行边缘检测并将轮壤交界拟... 松软地形下,星球车车轮会发生滑转和沉陷,实时检测沉陷量和滑转率在星球车仿真、车轮协调控制以及土壤参数辨识等方面具有重要意义。提出基于单目视觉的车轮沉陷量和滑转率的实时检测方法,对车轮感兴趣区域进行边缘检测并将轮壤交界拟合为直线,得出沉陷量;对车轮图像进行霍夫圆检测和标志物角点检测,得出车轮转动像素距离,并使用光流法从地面图像中得出车轮移动像素距离,由车轮转动和移动像素距离计算滑转率。仅利用一个单目摄像头,实时检测车轮滑转率和沉陷量两个重要参数,且在数据处理过程中无需转化为实际距离,计算量小,精度高。通过单轮测试台进行典型车轮和典型工况试验,对比视觉方法和测试台的检测结果,验证提出方法的有效性。结果表明,车轮滑转率测量相对误差不超过3%,车轮沉陷量测量误差不超过3 mm。 展开更多

关键词 星球车车轮 滑转率 沉陷量 单目视觉

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一种压电换能器直接驱动钻具的超声波钻探器 被引量：1

8

作者 柏德恩 王印超 +4 位作者 李贺 邓宗全 全齐全 姜生元 唐德威 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期806-812,共7页

为满足深空探测任务中,空间环境苛刻的外星体表面岩石钻取采样任务的使用需求,本文设计了一种基于压电驱动原理,可搭载在漫游车机械臂末端的超声波钻探器。超声波钻探器的压电换能器直接与钻具发生冲击碰撞,以驱动钻具作高频冲击运动,... 为满足深空探测任务中,空间环境苛刻的外星体表面岩石钻取采样任务的使用需求,本文设计了一种基于压电驱动原理,可搭载在漫游车机械臂末端的超声波钻探器。超声波钻探器的压电换能器直接与钻具发生冲击碰撞,以驱动钻具作高频冲击运动,达到冲击破碎岩石的目的。设计了钻探器的压电驱动单元,并理论分析了压电换能器变幅杆与钻具的冲击碰撞过程。通过实验研究了超声波钻探器对砂岩的钻进性能及钻压力与钻具长度对钻探器钻进性能的影响。实验结果表明:所研制的超声波钻探器可对砂岩进行有效钻进,而且所需的钻压力较小,可用于彗星、小行星等弱引力场的地外天体表面岩石的钻取采样。 展开更多

关键词 深空探测 钻探器 超声波钻 压电换能器 钻具 波动方程 阻抗测试 阶梯型变幅杆

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空间可展开天线机构研究与展望 被引量：53

9

作者 刘荣强 史创 +3 位作者 郭宏伟 李冰岩 田大可 邓宗全 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1-12,共12页

空间可展开天线机构是近年来快速发展的研究方向之一,是支撑大型空间天线的关键装备,其发展趋势是高展收比、高精度、高刚度、轻量化。经过近30年的发展,空间可展开天线已获得大量实际应用,随着天线的超大型化需求,经典的结构形式不易... 空间可展开天线机构是近年来快速发展的研究方向之一,是支撑大型空间天线的关键装备,其发展趋势是高展收比、高精度、高刚度、轻量化。经过近30年的发展,空间可展开天线已获得大量实际应用,随着天线的超大型化需求,经典的结构形式不易满足天线日益增长的性能要求,近年来出现了以百米级尺度为目标的可展开天线机构形式,如协同展开式天线、环柱式天线、薄膜天线等。介绍空间可展开天线机构的典型结构形式、应用案例、最新的技术进展,对可展开天线机构的构型设计、优化设计、动力学分析的研究现状进行了综述,分析可展开天线机构研究当前存在的主要问题与发展趋势,为开展空间可展开天线机构研究提供借鉴与参考。 展开更多

关键词 可展开机构 星载天线 构型设计 优化设计 动力学分析

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空间可展开天线微重力环境模拟研究现状与展望 被引量：10

10

作者 田大可 范小东 +3 位作者 郑夕健 刘荣强 郭宏伟 邓宗全 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期11-25,共15页

为满足我国深空探测、空间站建设、探月工程等重大航天工程对空间大型可展开天线等新型卫星有效载荷平台快速发展的要求,对国内外空间可展开天线微重力环境模拟方法进行了综述。分别对落塔法、抛物线飞行法、水浮法、气浮法和悬吊法等... 为满足我国深空探测、空间站建设、探月工程等重大航天工程对空间大型可展开天线等新型卫星有效载荷平台快速发展的要求,对国内外空间可展开天线微重力环境模拟方法进行了综述。分别对落塔法、抛物线飞行法、水浮法、气浮法和悬吊法等典型重力补偿方法的工作原理及优缺点进行了分析,综述了国内外在此领域的应用及技术发展情况,综合分析并比较了5种微重力模拟方法的技术特点及适用范围,结合我国航天科技中长期发展规划的需求,从大型化、高精度化、多样化、通用化、高保真化等方面,提出了未来可展开天线微重力模拟的发展趋势及方向,旨在为我国大型可展开天线及其微重力环境模拟方法的基础理论研究及工程应用提供借鉴与参考。 展开更多

关键词 空间可展开天线 微重力环境模拟 卸载方法 微重力水平 试验系统

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模块化构架式空间可展天线支撑桁架展开精度测量与分析 被引量：9

11

作者 田大可 刘荣强 +1 位作者 杨谢柳 邓宗全 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期63-71,共9页

为研究金属网面式可展天线支撑桁架对反射器表面形面精度的影响,开展模块化构架式空间可展天线支撑桁架展开精度测量试验及分析研究,根据支撑桁架的结构特点,基于机器人学基本理论,建立关键节点空间数学模型,设计悬吊随动式微重力展开... 为研究金属网面式可展天线支撑桁架对反射器表面形面精度的影响,开展模块化构架式空间可展天线支撑桁架展开精度测量试验及分析研究,根据支撑桁架的结构特点,基于机器人学基本理论,建立关键节点空间数学模型,设计悬吊随动式微重力展开试验装置,采用数字近景摄影测量原理,对支撑桁架的展开精度进行测量试验,并从支撑桁架的形面精度、重复展开精度和关键节点误差等3个方面进行分析。试验结果表明:支撑桁架上关键节点的均方根误差(RMSE)值较小,由关键节点构成的曲面其形面精度较高;支撑桁架在多次重复展开试验中,关键节点中最大误差小于1 mm,结构展开的一致性较好;完全展开后,关键节点的实测值与理论值接近,支撑桁架的制造及安装精度较高。提出的测量和分析方法为其他类型金属网面式可展天线支撑桁架展开精度的研究提供了借鉴和参考。 展开更多

关键词 空间可展天线 支撑桁架 模块 形面精度 数字近景摄影测量

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垂直降落运载器着陆动力学建模与稳定性分析 被引量：9

12

作者 王英超 高海波 +4 位作者 于海涛 刘振 丁亮 宋宝玉 邓宗全 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期37-47,共11页

目前,垂直起降运载器的可重复使用是大量节约空间进入成本的直接有效方式。如若运载器在整个着陆过程中维持未倾翻状态直至安全着陆,则意味着实现了运载器的成功回收。在垂直起降可重复使用运载器着陆过程中,利用着陆装置吸收冲击能量... 目前,垂直起降运载器的可重复使用是大量节约空间进入成本的直接有效方式。如若运载器在整个着陆过程中维持未倾翻状态直至安全着陆,则意味着实现了运载器的成功回收。在垂直起降可重复使用运载器着陆过程中,利用着陆装置吸收冲击能量以协助运载器实现稳定是其最终环节,此过程对运载器能否安全着陆有重要影响。针对支腿式运载器着陆装置,在传统多体动力学分析基础上,引入含摩擦单点碰撞模型以模拟足地碰撞引起的动力学不连续过程,建立典型着陆模式下运载器各着陆状态动力学方程,构建腿式着陆装置运载器完整着陆过程有限状态机。通过数值仿真计算,对运载器着陆结果进行参数化区间划分,获得稳定着陆的参数组合,可为后续运载器着陆控制提供策略参考和技术支撑。 展开更多

关键词 运载器回收 动力学建模 碰撞 稳定性

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考虑足地作用的足式机器人环境表征与路径规划 被引量：8

13

作者 徐鹏 丁亮 +3 位作者 高海波 周如意 李楠 邓宗全 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第23期21-33,共13页

足式机器人在行走过程中,足端与地面之间的相互作用影响机器人的地面通过情况。足地作用与地表的几何形状和地面的物理特性息息相关,因此仅基于几何特性地图进行路径规划难以满足野外环境下规避松软沙土等非几何危险的需求。针对该问题... 足式机器人在行走过程中,足端与地面之间的相互作用影响机器人的地面通过情况。足地作用与地表的几何形状和地面的物理特性息息相关,因此仅基于几何特性地图进行路径规划难以满足野外环境下规避松软沙土等非几何危险的需求。针对该问题,考虑足地作用力学提出包含几何与物理特性的环境模型进行足式机器人路径规划。通过简化和统一软硬地面下的足地作用模型,提出表征地面法向松软特性和切向摩擦特性的参数化指标,结合几何特性构建更全面的环境模型。综合考虑影响机器人通过性的地面几何与物理特征,重构路径规划的优化目标,通过图搜索算法实现最优路径规划。以六足机器人Elspider为对象进行仿真和试验,验证了所提出的方法能够有效规避非几何危险,实现了更安全、通过性更强的路径规划。 展开更多

关键词 环境表征 物理特征 足式机器人 路径规划

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基于阻抗控制的机器人旋拧阀门轴向位置自适应跟踪 被引量：8

14

作者 邢宏军 丁亮 +4 位作者 高海波 夏科睿 刘振 陶建国 邓宗全 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第15期124-134,共11页

针对核电救灾环境机器人作业需求,面向旋拧阀门末端接触力的鲁棒性问题,开展了基于阻抗控制的阀门轴向位置自适应跟踪研究,实现了自适应阻抗控制对阀门轴向位置的有效跟踪。阻抗控制可以较好地实现对接触力/位置动态响应的调节却无法做... 针对核电救灾环境机器人作业需求,面向旋拧阀门末端接触力的鲁棒性问题,开展了基于阻抗控制的阀门轴向位置自适应跟踪研究,实现了自适应阻抗控制对阀门轴向位置的有效跟踪。阻抗控制可以较好地实现对接触力/位置动态响应的调节却无法做到精确的位置跟踪,且对末端接触不稳定的鲁棒性较差。为在旋拧阀门中解决该问题,设计了一种鲁棒性更好的新型阻抗模型,并结合自适应控制设计了基于新型阻抗模型的位置跟踪策略,较好地解决了对阀门手轮轴向位置的跟踪。在SolidWorks、ADAMS和Matlab/Simulink联合仿真平台上进行了机器人旋拧阀门仿真,并在搭建的机器人旋拧阀门作业平台进行了试验验证。结果表明,该自适应方法可以精确地实现对阀门手轮轴向位置的跟踪,同时提高了作业系统对末端接触不稳定问题的鲁棒性。 展开更多

关键词 旋拧阀门 阻抗控制 自适应控制 位置跟踪 联合仿真

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反映载荷影响的星球车车轮试验及模型研究

15

作者 袁野 杨怀广 +4 位作者 丁亮 兰清宁 杨超杰 高海波 邓宗全 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第14期263-271,共9页

星球车在上下坡或以蠕动、抬轮等步态移动时,车轮的垂直载荷会发生明显变化,分析载荷对轮地相互作用的影响可以对星球车地面巡视任务提供支持。利用单轮测试台进行多种载荷情况下的单轮试验,得出车轮沉陷量、驱动阻力矩和挂钩牵引力随... 星球车在上下坡或以蠕动、抬轮等步态移动时,车轮的垂直载荷会发生明显变化,分析载荷对轮地相互作用的影响可以对星球车地面巡视任务提供支持。利用单轮测试台进行多种载荷情况下的单轮试验,得出车轮沉陷量、驱动阻力矩和挂钩牵引力随垂直载荷的变化规律。以240 kg火星车六轮均载的近似载荷值160 N作为典型情况,采用基于泰勒级数和Sobol方差分解的解析方法分析轮地相互作用模型中各参数的灵敏度。结果表明,承压特性参数沉陷指数和剪切特性参数土壤内摩擦角具有较高的灵敏度。结合试验数据及各参数灵敏度,分析车轮载荷对轮地相互作用模型的影响,建立反映载荷影响的沉陷指数模型,该模型对试验数据的拟合优度可达0.99,对挂钩牵引力的估计误差大部分在±5 N以内,对车轮沉陷量的估计误差不超过3 mm。 展开更多

关键词 地面力学 载荷影响 沉陷指数 灵敏度分析 星球车

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空间可展开三棱柱伸展臂设计与优化 被引量：6

16

作者 高明星 刘荣强 +2 位作者 李冰岩 郭宏伟 邓宗全 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第15期129-137,共9页

空间伸展臂作为空间折展机构中形式最丰富、研究最早、应用最广泛的一维空间折展机构,其主要作用是展开柔性太阳能帆板,支撑网状天线、合成孔径雷达、太空望远镜等。以三棱柱式伸展臂为研究对象,对伸展臂的展开方式和几何参数进行设计... 空间伸展臂作为空间折展机构中形式最丰富、研究最早、应用最广泛的一维空间折展机构,其主要作用是展开柔性太阳能帆板,支撑网状天线、合成孔径雷达、太空望远镜等。以三棱柱式伸展臂为研究对象,对伸展臂的展开方式和几何参数进行设计分析。基于几何非线性有限元理论,建立含空间桁架及预应力绳索的可展开伸展臂单元模型,然后建立含多可展开单元的大型伸展臂的几何非线性动力学模型。通过Matlab编程计算伸展臂的基频,得到影响伸展臂基频的关键因素,并以伸展臂的基频为优化目标,质量为约束条件,采用遗传算法对伸展臂进行优化设计。研制可展开三棱柱伸展臂样机,对伸展臂进行折展功能及参数优化设计验证试验。结果表明所设计的三棱柱伸展臂可顺利折展,所做的优化设计有效可行。通过该方法可以对特定任务需要的伸展臂进行优化设计,在满足约束条件的情况下,达到基频最高,对伸展臂的设计提供参考。 展开更多

关键词 三棱柱 伸展臂 非线性 参数优化 试验验证

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3-DOF索杆桁架式欠驱动机械手运动控制 被引量：6

17

作者 乔尚岭 刘荣强 +3 位作者 郭宏伟 丁戍辰 李兵 邓宗全 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第23期78-88,共11页

索杆桁架式机械手是将绳轮传动系统和平行四边形机构结合而提出的一种新型欠驱动机械手。绳索驱动力同时驱动手指关节耦合运动,而手指关节运动又会直接改变绳拉力在各指节单元的驱动力分布,导致索杆桁架式欠驱动系统具有强非线性和运动... 索杆桁架式机械手是将绳轮传动系统和平行四边形机构结合而提出的一种新型欠驱动机械手。绳索驱动力同时驱动手指关节耦合运动,而手指关节运动又会直接改变绳拉力在各指节单元的驱动力分布,导致索杆桁架式欠驱动系统具有强非线性和运动耦合特点。针对该问题,利用虚功原理,将绳轮传动系统等效为耦合的关节驱动力矩,并建立3-DOF手指准静态运动学模型。根据手指最大运动空间约束条件,确定关节弹簧配置分布并开展手指准静态运动空间分析。采用拉格朗日方程法建立手指一般动力学方程,并转换为"A-P"型等效动力学模型。在此基础上,开展预变形阶段运动控制研究。通过仿真分析和样机试验验证所提分析方法和运动控制策略的有效性。 展开更多

关键词 欠驱动机械手 绳驱动机构 欠驱动控制 运动空间 动力学建模

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大口径索肋张拉式折展天线索网结构动力学特性分析 被引量：6

18

作者 刘瑞伟 郭宏伟 +3 位作者 刘荣强 唐德威 王洪祥 邓宗全 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期1-8,共8页

索网结构是空间可展开网面天线的关键组成部分。为了更好地研究索网结构的动力学特性,首先介绍大口径索肋张拉式折展天线的系统组成。基于索网结构的节点分布规律,通过节点坐标矩阵和构件连接矩阵,建立该折展天线索网结构的参数化数学... 索网结构是空间可展开网面天线的关键组成部分。为了更好地研究索网结构的动力学特性,首先介绍大口径索肋张拉式折展天线的系统组成。基于索网结构的节点分布规律,通过节点坐标矩阵和构件连接矩阵,建立该折展天线索网结构的参数化数学模型。在此基础上,针对索网结构的几何非线性特征,采用非线性有限元法推导索网结构的整体切线刚度矩阵及质量矩阵,建立索网结构的非线性动力学模型。并通过特征值分解,得到索网结构的前六阶固有频率和振型。该方法适用于任意预应力索网结构和索-杆结构的非线性建模和求解。此外,基于动力学模型,分析结构参数对索网结构刚度的影响规律,计算各参数的频率敏感度,得出提高索网结构刚度的有效方法。 展开更多

关键词 折展天线 索网结构 非线性动力学 模态分析 敏感性分析

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关节混合空间控制下的冗余绳驱并联机器人绳力分布特性分析 被引量：2

19

作者 秦志伟 刘振 +3 位作者 高海波 孙光耀 孙聪 邓宗全 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期497-508,共12页

绳驱并联机器人是由绳索代替刚性杆件的一类特殊机器人,其中绳索具有只能承受拉力而不能承受压力的特点,冗余绳驱并联机器人的绳力分配问题是一个难点.在关节混合空间控制中,将冗余的绳索组合采用绳力控制,而其余绳索进行绳长控制.因为... 绳驱并联机器人是由绳索代替刚性杆件的一类特殊机器人,其中绳索具有只能承受拉力而不能承受压力的特点,冗余绳驱并联机器人的绳力分配问题是一个难点.在关节混合空间控制中,将冗余的绳索组合采用绳力控制,而其余绳索进行绳长控制.因为不同的绳索组合可能导致不同的控制效果,本研究旨在解决关节混合空间控制条件下,力控绳索组合的选择问题.以二冗余绳驱并联机器人为例,通过向量空间基变换方法,实现了冗余绳驱系统绳力在拉力索张力空间的表达.基于拉力索张力空间,计算了绳力控制绳索组合的对称最大误差带,用于找到合适的绳索组合用于力控.使用多体动力学仿真手段,对关节混合空间的控制效果和对称最大误差带解析解计算方法的正确性进行了模拟验证.在同时考虑绳长和绳力控制误差的条件下,发现当选择不合适的绳索组合时,绳力误差会被显著放大,说明了本文针对绳力分布特性分析的意义.本文提出的对称最大误差带概念同时也为关节混合空间控制策略下的绳力控制器设计提供指导. 展开更多

关键词 绳驱机器人 力分布敏感性 对称最大误差带 关节混合空间输入

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超声波钻谐振控制算法设计及试验验证

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作者 全齐全 金亦康 +2 位作者 张秋葵 唐德威 邓宗全 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期73-82,共10页

为解决小天体表面引力小及温差变化大难以实现锚固的问题,提出以超声波钻作为锚固工具并采用模糊控制和恒流控制相结合的策略,实现了低钻压力和高低温环境条件下的超声波钻钻进锚固。压电驱动的超声波钻将高频电能转化为高频机械振动,... 为解决小天体表面引力小及温差变化大难以实现锚固的问题,提出以超声波钻作为锚固工具并采用模糊控制和恒流控制相结合的策略,实现了低钻压力和高低温环境条件下的超声波钻钻进锚固。压电驱动的超声波钻将高频电能转化为高频机械振动,驱动钻具高频破碎岩石,具有极低钻压力的显著优势,尤其适用于弱引力小天体的钻进锚固作业。针对超声波钻的驱动,对超声波钻的谐振控制算法进行研究。首先,建立超声波钻换能器的等效电路模型,在等效模型基础上研究换能器的阻抗特性、负载特性、温度特性和滞后特性。其次,根据超声波钻的工作特性研究谐振频率识别算法、谐振频率跟踪算法和恒电流控制算法,针对谐振频率跟踪算法研究了基于递归最小二乘估计的频率跟踪算法和基于模糊控制的频率跟踪算法,并对实际控制效果进行对比分析。最后,进行常温常压和高低温环境下钻进试验,试验结果表明,在不同温度环境和不同的钻进对象条件下,所设计的谐振控制算法能够实现对超声波钻的稳定驱动。研究结果表明,所提出的模糊控制和恒流控制能够有效的在低钻压力以及不同温度下实现有效钻进。 展开更多

关键词 小行星附着锚固 超声波钻 谐振控制 递归最小二乘法 模糊控制

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