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空间机器人微重力模拟实验系统研究综述 被引量:63
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作者 徐文福 梁斌 +2 位作者 李成 刘宇 强文义 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期88-96,共9页
介绍了微重力模拟实验系统的特点,归纳了研究中的关键问题.总结了主要实现方法,包括:基于自由落体运动、基于抛物线飞行、气浮式、水浮式、吊丝配重式实验系统,以及硬件在环内(hardware in loop)的混合地面实验系统.讨论、比较了各种实... 介绍了微重力模拟实验系统的特点,归纳了研究中的关键问题.总结了主要实现方法,包括:基于自由落体运动、基于抛物线飞行、气浮式、水浮式、吊丝配重式实验系统,以及硬件在环内(hardware in loop)的混合地面实验系统.讨论、比较了各种实验系统的应用背景及优缺点;在此基础上,提出了动力学模拟与运动学等效的两种思想,并建立了实验系统,以对路径规划、控制等关键算法进行评估和验证. 展开更多
关键词 空间机器人 微重力 重力补偿 实验系统 在轨服务
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Research and Realization of a Master-Slave Robotic System for Retinal Vascular Bypass Surgery 被引量:11
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作者 Chang-Yan He Long Huang +2 位作者 Yang Yang Qing-Feng Liang Yong-Kang Li 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第4期48-57,共10页
Retinal surgery continues to be one of the most technical demanding surgeries for its high manipulation accuracy requirement, small and constrained workspace, and delicate retinal tissue. Robotic systems have the pote... Retinal surgery continues to be one of the most technical demanding surgeries for its high manipulation accuracy requirement, small and constrained workspace, and delicate retinal tissue. Robotic systems have the potential to enhance and expand the capabilities of surgeons during retinal surgery. Thus, focusing on retinal vessel bypass surgery, a master-slave robot system is developed in this paper. This robotic system is designed based on characteristics of retinal vascular bypass surgery and analysis of the surgical workspace in eyeball. A novel end-effector of two degrees of freedom is designed and a novel remote center of motion mechanism is adopted in the robot structure.The kinematics and the mapping relationship are then established, the gravity compensation control strategy and the hand tremor elimination algorithm are applied to achieve the high motion accuracy. The experiments on an artificial eyeball and an in vitro porcine eye are conducted, verifying the feasibility of this system. 展开更多
关键词 Retinal robotic system Mechanism design KINEMATICS gravity compensation
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重力对大型环形可展天线展开动力学的影响研究 被引量:10
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作者 彭云 杨军刚 +3 位作者 肖勇 赵治华 周明 任革学 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期226-234,256,共10页
受限于火箭尺寸,大型星载环形天线在发射时收拢,入轨后在零重力环境下展至工作态。然而在地面实验重力环境下,克服重力的悬吊卸载系统并不能完全抵消重力场的全部影响,导致地面实验难以准确预测在轨展开动力学行为。因此,有必要借助仿... 受限于火箭尺寸,大型星载环形天线在发射时收拢,入轨后在零重力环境下展至工作态。然而在地面实验重力环境下,克服重力的悬吊卸载系统并不能完全抵消重力场的全部影响,导致地面实验难以准确预测在轨展开动力学行为。因此,有必要借助仿真深入对比分析地面上重力加卸载展开与太空中无重力展开的动力学异同。该文基于柔性多体动力学的仿真方法,建立了天线在零重力和重力加卸载系统两种工况下的全尺寸展开动力学模型。仿真结果不但复现了地面实验的非同步展开现象,而且系统地给出了天线在整个展开历程中所有杆件载荷和驱动力的变化规律。并进一步基于能量分析,半解析地研究了重力对驱动力的影响。该文的研究不但有助于理解大型网状天线的展开动力学,为天线的机构设计、优化和地面实验设计提供技术支撑,而且提出的建模方法和得到的认识也可用于研究和理解其他大型网状天线。 展开更多
关键词 环形天线 柔性多体动力学 非同步展开 重力 卸载系统
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气浮悬吊式太阳翼重力补偿装置的设计与验证 被引量:6
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作者 吴跃民 罗强 +2 位作者 王晛 刘颖 孙建辉 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第13期149-155,共7页
针对滚轮滑车悬吊式重力补偿装置运行阻力大、气浮支撑式补偿装置无法满足机构向气浮平台方向运动的问题,提出了基于龙门架式支撑结构与横、纵双向气浮导轨相结合的悬吊式重力补偿装置设计方案。采用多段拼接技术解决了超长纵向导轨生... 针对滚轮滑车悬吊式重力补偿装置运行阻力大、气浮支撑式补偿装置无法满足机构向气浮平台方向运动的问题,提出了基于龙门架式支撑结构与横、纵双向气浮导轨相结合的悬吊式重力补偿装置设计方案。采用多段拼接技术解决了超长纵向导轨生产与装调难题;采用在纵向导轨拼缝两侧增设节流孔的方法,提升了纵向滑车在拼缝处的运行平稳性;在纵向导轨上采用倒"V"形工作表面,解决了因外力未通过质心可能引起横向导轨运行偏转的问题;采用挤压成型中空铝型材与碳纤维增强梁相结合的方法实现了大跨距横向导轨的减重与抗弯刚度的提升。经分析与试验验证,在单个悬吊点处悬挂90kg负载,该装置最大运行阻力系数不超过0.037%,运行范围可达2 m×20 m,在速度不超过1 m/s,加速度不超过0.3 m/s^2的使用条件下,具有良好的动态跟随能力,可满足太阳翼、天线等大型空间可展开机构地面展开试验与性能测试的需求。 展开更多
关键词 气浮滑车 重力补偿 悬吊系统 可展开机构 地面展开试验
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精密磨抛加工机器人自主重力补偿方法研究
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作者 祁若龙 邵健铎 李论 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第1期158-166,共9页
目的 针对工业机器人磨抛加工过程需消除不同位姿条件下重力矢量对末端力感知的影响,提出一种重力补偿算法,从而精确控制三维磨削力。方法 借助安装在机器人末端的六维力传感器,读取机器人多个随机位姿下实时力和力矩信息,并基于卡尔曼... 目的 针对工业机器人磨抛加工过程需消除不同位姿条件下重力矢量对末端力感知的影响,提出一种重力补偿算法,从而精确控制三维磨削力。方法 借助安装在机器人末端的六维力传感器,读取机器人多个随机位姿下实时力和力矩信息,并基于卡尔曼滤波对传感器信息进行有效降噪;通过线性拟合算法对降噪后数据开展数值分析,计算出传感器误差、机器人世界坐标系偏移、末端负载重心大小及重心坐标等参数;根据以上参数并结合机器人当前姿态来实时消除负载重力影响。结果 采用笔者所提算法对同样静态条件下的机器人进行重力补偿,补偿后的重力影响产生的各方向力均近似为0,偏差小于0.1 N。结论 笔者所提出的算法充分考虑了重力补偿参数之间的耦合作用,能够消除重力影响,精确测量出机械臂末端六维力传感器受到的外力以及外力矩。 展开更多
关键词 六维力传感器 工业机器人 重力补偿 系统标定
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空间微重力模拟育种平台系统的控制器设计 被引量:2
6
作者 吕雨鑫 李伟凯 董晓威 《农机化研究》 北大核心 2016年第2期35-38,共4页
在地面进行模拟的空间微重力育种平台是一个随机时变、强非线性的复杂系统,无法精确建模,使得系统在较大工作范围内很难实现精确控制。为此,采用基于径向基神经网络PID的具有自调整能力的、稳定的自适应控制器应用于本系统研究:首先通过... 在地面进行模拟的空间微重力育种平台是一个随机时变、强非线性的复杂系统,无法精确建模,使得系统在较大工作范围内很难实现精确控制。为此,采用基于径向基神经网络PID的具有自调整能力的、稳定的自适应控制器应用于本系统研究:首先通过PID控制器快速调节参数值,使其恢复到理想的期望值附近,以此来初始化RBF神经网络;然后再用RBF神经网络在线动态调整PID参数的控制方法,实现系统在完成三维空间微重力模拟育种试验时所需的垂直地面Z向上的完全重力补偿;最后,通过Mat Lab对系统的控制算法进行仿真研究。 展开更多
关键词 空间微重力模拟育种平台 径向基神经网络PID控制器 系统Z向重力补偿
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Ground demonstration system based on in-orbit assembly oriented manipulator flexible force control 被引量:2
7
作者 乔冠宇 Gao Huibin +3 位作者 Peng Cheng Gu Yingying Xu Zhenbang Xu Boqian 《High Technology Letters》 EI CAS 2017年第3期271-278,共8页
To eliminate the load weight limit of carrier rockets and reduce the burden on support structures,in-orbit assembly is a key technology to make design of scattering a large diameter telescope into submirror modules,wh... To eliminate the load weight limit of carrier rockets and reduce the burden on support structures,in-orbit assembly is a key technology to make design of scattering a large diameter telescope into submirror modules,which requires smooth operation of assembly robots,and flexible force control technology is necessary. A ground demonstration system is presented for in-orbit assembly focusing on flexible force control. A six-dimensional force/torque sensor and its data acquisition system are used to compensate for gravity. For translation and rotation,an algorithm for flexible control is proposed. A ground transportation demonstration verifies accuracy and smoothness of flexible force control,and the transportation and assembly task is completed automatically. The proposed system is suitable for the development of in-orbit assembly robots. 展开更多
关键词 flexible force control gravity compensation ground demonstration system in-orbit assembly manipulator six-dimensional force/torque sensor
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气动重力补偿系统的压力控制 被引量:6
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作者 刘昱 王涛 +3 位作者 赵国新 王安 邓瑶 李国强 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第16期212-219,共8页
伴随着航天科技的发展,重力补偿系统在模拟太空的零重力环境中起到了非常关键的作用。基于静压气浮无摩擦气缸构建气动重力补偿系统,其为典型的非线性系统,难以对其建立精确数学模型,对其实现高精度压力控制尤为困难。针对基于比例流量... 伴随着航天科技的发展,重力补偿系统在模拟太空的零重力环境中起到了非常关键的作用。基于静压气浮无摩擦气缸构建气动重力补偿系统,其为典型的非线性系统,难以对其建立精确数学模型,对其实现高精度压力控制尤为困难。针对基于比例流量阀及气浮无摩擦气缸的气动重力补偿系统建立二阶数学模型,建模过程为控制算法提供一个大致精确的参考模型;利用等温容器及层流狭缝管路,研制压力微分传感器,有效抑制噪声并提取压力微分信号;提出基于自抗扰技术的高精度压力控制算法,抑制环境及模型双重扰动,实现高精度动态重力补偿。试验结果表明,自抗扰控制器对气源压力变化、负载突变具有较强的鲁棒性,稳态控制精度约为67 Pa,动态(0.1 Hz)跟踪误差小于1 000 Pa。 展开更多
关键词 压力控制 自抗扰 等温容器 气动重力补偿系统
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基于重力模型阶次自适应的实时重力补偿系统研究
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作者 朱宏堡 田野 +2 位作者 严恭敏 李四海 刘中平 《导航定位与授时》 CSCD 2024年第4期55-64,共10页
重力扰动已成为高精度惯性导航系统的一项主要误差源,对其进行补偿可进一步提升导航精度。通过EIGEN-6C4重力场模型可计算全球范围内的重力扰动,模型阶次越高,计算结果越精确,但相应的计算量和存储量越大,在传统的导航计算机上使用高阶... 重力扰动已成为高精度惯性导航系统的一项主要误差源,对其进行补偿可进一步提升导航精度。通过EIGEN-6C4重力场模型可计算全球范围内的重力扰动,模型阶次越高,计算结果越精确,但相应的计算量和存储量越大,在传统的导航计算机上使用高阶模型很难满足实时性要求,而使用低阶模型会导致较大的截断误差。针对以上问题,根据模型阶次与空间分辨率的关系,以及重力扰动在惯导力学编排中的传播特性,研究了一种易于在嵌入式系统实现的可随载体运动状态降频率、降阶次的实时重力补偿方案,并采用DSP实现了软硬件方案。最后,通过半实物仿真验证了所述方案既能满足实时性要求,也能保证补偿精度:东向及北向位置精度最大提升649 m和686 m,平均提升效果可达2 190阶重力模型补偿后精度提升量级的94%。 展开更多
关键词 实时重力补偿 EIGEN-6C4重力场模型 惯性导航系统 嵌入式系统
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绳索摆角高精度视觉测量系统设计及其在悬吊式重力补偿系统中的应用 被引量:3
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作者 叶雪辀 甘叔玮 +2 位作者 张小虎 黄奕勇 熊丹 《实验力学》 CSCD 北大核心 2021年第6期735-745,共11页
载人航天任务中,需要建设地面模拟微重力环境,用于航天员适应性训练。悬吊式重力补偿系统通过绳索悬吊受训者,利用绳索拉力平衡重力,模拟微重力环境。为保持绳索拉力与重力平衡,必须在受训者运动过程中控制绳索方向与重力方向相同,为此... 载人航天任务中,需要建设地面模拟微重力环境,用于航天员适应性训练。悬吊式重力补偿系统通过绳索悬吊受训者,利用绳索拉力平衡重力,模拟微重力环境。为保持绳索拉力与重力平衡,必须在受训者运动过程中控制绳索方向与重力方向相同,为此,需要实时高精度测量绳索在运动过程中的微小摆角,作为绳索方向控制系统的输入。本文设计实现了一种基于相机位姿估计的高精度绳索摆角实时测量系统,系统由固定于绳索下端点的智能相机和固定于绳索上端点的标志架组成。运动过程中,智能相机拍摄标志架,实时提取其合作标志并解算相机与标志架的相对位姿,进一步通过预先标定的标志架与绳索上端点、相机与绳索下端点的安装关系计算绳索上下端点的空间坐标,最终解算得到高精度的绳索摆角。实验结果表明系统能够以20Hz的测量频率得到误差在0.05°以内的绳索摆角数据。该系统结构紧凑,自主性强,可推广应用于工业控制和科研实验中的小摆角测量。 展开更多
关键词 悬吊式重力补偿系统 摆角测量 相机位姿估计
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