基于等边Bennett机构的变形翼机构设计与分析

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作者 田大可 张珺威 +3 位作者 金路 刘荣强 雷宏强 崔锡赫 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第3期742-752,共11页

变体飞行器是一种通过变形机构改变自身气动外形,以适应多种飞行环境与任务要求的新概念飞行器,在航空航天、军事侦察等领域具有重要的应用价值,是未来飞行器研究的前沿与热点。针对变体飞行器广空域、宽速域等新的发展需求,基于等边Ben... 变体飞行器是一种通过变形机构改变自身气动外形,以适应多种飞行环境与任务要求的新概念飞行器,在航空航天、军事侦察等领域具有重要的应用价值,是未来飞行器研究的前沿与热点。针对变体飞行器广空域、宽速域等新的发展需求,基于等边Bennett机构提出一种具有空间多回路闭链特征的展向弯曲变形翼机构。研究等边Bennett机构的几何特性,提出基于等边Bennett机构的多回路闭环变形翼机构设计方案;采用约束螺旋求解法对变形翼机构自由度进行求解,基于D-H坐标变换法建立运动学模型;建立机构三维模型及虚拟样机,并进行运动学仿真验证,制作样机并进行实验。研究结果表明:所提的变形翼机构仅需一个动力源即可驱动机构运动,结构简单、模块化率高;能够实现各零部件间的准确连接及预期的展向弯曲变形动作。研究成果为新型变体飞行器变形翼的基础研究及工程应用提供了借鉴与参考。 展开更多

关键词 变体飞行器 变形翼 模块化结构 空间过约束机构 运动学分析

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基于非线性特性的空间站转位机构拓扑优化

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作者 刘汉武 李长军 +1 位作者 金小萍 张华 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期894-902,共9页

针对含非线性特性的空间站转位机构轻量化设计问题,建立了考虑非线性特性的结构/机构拓扑优化分析方法,通过模拟静力试验过程方法得到其力–位移曲线,按照特定的原则提取出非线性结构的等效刚度,得出转位机构捕获连接机构考虑非线性特... 针对含非线性特性的空间站转位机构轻量化设计问题,建立了考虑非线性特性的结构/机构拓扑优化分析方法,通过模拟静力试验过程方法得到其力–位移曲线,按照特定的原则提取出非线性结构的等效刚度,得出转位机构捕获连接机构考虑非线性特性的分析结果与静刚度试验结果误差在10%以内,满足工程实际应用需要,说明了捕获连接机构非线性刚度分析方法的可行性.采用变密度法(SIMP),建立了含非线性特性的转位机构拓扑优化模型,开展了空间站转位机构中间支架拓扑优化分析和减重设计,结构减重24%.分析结果表明,转位机构满足刚度和强度要求,实现了空间站转位机构轻量化设计的目标,说明了该分析方法的有效性.本研究建立的含局部非线性特性的拓扑优化分析方法为空间站转位机构轻量化设计提供了解决途径,也为其他非线性结构机构拓扑优化提供了参考,同时为中国空间站重点工程项目的建设提供了技术支撑. 展开更多

关键词 中国空间站 转位机构 非线性 等效刚度 拓扑优化

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空间绳网捕获碰撞动力学分析与优化

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作者 董淼 王宸 +2 位作者 朱锦耀 陈金宝 鲁超宇 《上海航天（中英文）》 CSCD 2024年第5期104-112,共9页

逐年增加的太空碎片以及失效卫星对空间轨道资源的可使用性和可持续性构成了极大威胁。空间绳网捕获作为一种新型高效的太空碎片清除方式,其核心部件——绳网系统的设计与优化是在轨捕获任务圆满完成的重要前提。本文重点关注空间绳网... 逐年增加的太空碎片以及失效卫星对空间轨道资源的可使用性和可持续性构成了极大威胁。空间绳网捕获作为一种新型高效的太空碎片清除方式,其核心部件——绳网系统的设计与优化是在轨捕获任务圆满完成的重要前提。本文重点关注空间绳网系统与目标物的碰撞过程,基于有限元法和赫兹理论建立空间绳网系统动力学和绳网-目标碰撞动力学模型,利用Abaqus对空间绳网不同构型及参数的捕获碰撞过程进行了仿真分析,借助Design-Expert在网目形状确定的基础上设计了三因素的响应曲面实验,经过多组实验数据的交互响应分析与优化,得到了最优的绳网构型以及参数。经过仿真验证,该绳网系统的最大接触法向力为83.9 N,最大滑移量为14.379 mm,最大弹性应变能为836.4 J,与优化目标量之间的差值均在7%以内。该优化策略减小了绳网捕获碰撞过程的接触法向力与滑移量,能够降低捕获过程中绳网缠绕、撕裂等意外发生的概率,同时保障了足够的弹性应变能以满足能量缓冲的要求,对空间绳网构型及参数设计具有一定的参考价值,可为空间在轨捕获任务提供安全可靠的保障。 展开更多

关键词 空间绳网 捕获碰撞 动力学分析 多目标多参数优化

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6-RUS型半主动对接机构运动学分析

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作者 肖龙杰 王治易 +2 位作者 邱华勇 许晨光 冯文博 《上海航天(中英文)》 CSCD 2024年第S2期229-238,共10页

针对主动弱撞击式对接机构驱动源多、控制复杂度高的问题,提出了一种基于6-RUS构型的半主动对接机构。该机构用连杆驱动的RUS支链替代原有直线驱动的UPS支链,用单个电机控制两条支链。相较于以往的主动弱撞击式对接机构可以减少50%的驱... 针对主动弱撞击式对接机构驱动源多、控制复杂度高的问题,提出了一种基于6-RUS构型的半主动对接机构。该机构用连杆驱动的RUS支链替代原有直线驱动的UPS支链,用单个电机控制两条支链。相较于以往的主动弱撞击式对接机构可以减少50%的驱动电机。此外,支链中设置有双向预紧弹簧,这样设计使得推出时能够以三自由度主动控制对接环,存在外部负载时对接环具有六自由度的被动缓冲能力。对该对接机构进行了运动学分析,考虑对接环处于不同工况下时运动学正反解关系,并通过MATLAB验证了其正确性及合理性。进一步分析了不同工况下对接机构的工作空间,仿真结果表明,设计的对接机构容差性能满足设计需求。 展开更多

关键词 半主动对接机构 6-RUS并联机构 空间对接 运动学 工作空间

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空间碎片拖曳移除的系绳收放控制系统设计与实现

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作者 吴源兵 刘定国 +5 位作者 黄树勇 刘璟龙 杨青 柳志娟 张金娜 刘鲁江 《机械与电子》 2024年第11期42-48,共7页

针对空间碎片拖曳离轨过程中需要对系绳张力和速度进行精确控制的问题,提出了一种系绳收放控制系统设计方案。在系绳张力控制中采用了抑制超调和防止系绳松弛的控制策略,在避免系绳紊乱打结方面采用了双电机协同控制方法。通过全物理试... 针对空间碎片拖曳离轨过程中需要对系绳张力和速度进行精确控制的问题,提出了一种系绳收放控制系统设计方案。在系绳张力控制中采用了抑制超调和防止系绳松弛的控制策略,在避免系绳紊乱打结方面采用了双电机协同控制方法。通过全物理试验台开展了不同系绳长度下、不同张力和速度的系绳收放试验。试验结果表明,所提控制系统控制精度高,动态响应快,运行可靠,能够实现系绳收放任务目标,是空间碎片主动移除关键技术的突破。 展开更多

关键词 空间碎片移除 系绳控制系统 张力控制 协同控制

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面向动物微创手术的冗余机械臂避障运动规划

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作者 夏胜男 邢宏军 杨海燕 《自动化应用》 2025年第2期36-39,共4页

作为一种高灵巧、高精度的任务执行工具,冗余机械臂逐渐被广泛应用于医疗、人机协作等诸多领域,但由于有限的操作空间,在实际辅助动物微创手术过程中可能出现与医生碰撞等问题。因此,提出了一种针对冗余机械臂执行物体搬运的运动规划方... 作为一种高灵巧、高精度的任务执行工具,冗余机械臂逐渐被广泛应用于医疗、人机协作等诸多领域,但由于有限的操作空间,在实际辅助动物微创手术过程中可能出现与医生碰撞等问题。因此,提出了一种针对冗余机械臂执行物体搬运的运动规划方法,建立了其运动学模型,并基于其冗余自由度解决了机械臂在作业中的避障问题。 展开更多

关键词 微创手术 冗余机械臂 避障 运动规划

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航天器信标装置设计与抗冲击仿真分析

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作者 罗仁烜 王宸 《载人航天》 北大核心 2025年第1期111-117,共7页

为了应对航天器意外陨落时的数据损坏问题,提出一种航天器意外陨落数据记录与搜救装置(简称信标),采用理论建模与仿真分析的方法对信标抗冲击性进行研究。首先,设计信标装置构型,选择铝合金、钛合金等材料构建信标多层缓冲吸能结构;然后... 为了应对航天器意外陨落时的数据损坏问题,提出一种航天器意外陨落数据记录与搜救装置(简称信标),采用理论建模与仿真分析的方法对信标抗冲击性进行研究。首先,设计信标装置构型,选择铝合金、钛合金等材料构建信标多层缓冲吸能结构;然后,优化仿真以节省时间,根据所得信标参数设计缓冲气囊;最后,进行无气囊、有气囊2种工况下的0°和10°着陆角坠落冲击有限元仿真。仿真结果表明:信标构型设计合理,缓冲吸能结构能有效降低所受冲击,信标零部件所受应力等参数均小于其极限值;气囊能起到缓冲作用,使信标所受应力显著降低;信标坠落时的偏角变大会增加坠落方向上的应力分量、加速度分量、位移、速度分量等相关参数。验证并完善了信标装置在坠落抗冲击的可行性,可为航天器返回时的安全与防护提供参考。 展开更多

关键词 航天器信标装置 抗冲击 有限元仿真 坠落回收模拟

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一种宽带高功率有源相控阵波束扫描天线阵列

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作者 王海鹏 扆梓轩 +1 位作者 王治易 邱厚童 《工业控制计算机》 2025年第3期151-152,154,共3页

介绍了一种工作频率为8~10 GHz的宽带高功率有源相控阵波束扫描天线阵列。该阵列由印刷在Rogers 6002介质基板上的对拓Vivaldi天线、隔离结构以及威尔金森功分器组成,一个一分四的威尔金森功分器、与功分器连接的四个对拓Vivaldi天线以... 介绍了一种工作频率为8~10 GHz的宽带高功率有源相控阵波束扫描天线阵列。该阵列由印刷在Rogers 6002介质基板上的对拓Vivaldi天线、隔离结构以及威尔金森功分器组成,一个一分四的威尔金森功分器、与功分器连接的四个对拓Vivaldi天线以及对应的隔离结构组成了一个阵列单元。通过采用Vivaldi天线,拓宽天线单元的阻抗带宽以及阵列单元的功率容量。通过设计电磁带隙隔离结构,提高了单元间的隔离度,以降低阵列单元的有源驻波比。通过对组成威尔金森功分器的分路处作圆弧过渡,提高了功分器的功率容量,从而提升阵列单元的功率容量。最终制造加工了圆形排布的32单元天线阵列并进行了测试。实验结果证明该天线阵列具有良好的有源驻波比。在微波暗室中测量了辐射方向图,证明了该天线阵列在40°范围内进行扫描时,不出现栅瓣且增益下降不到0.3 dB,显示出了其良好的波束扫描特性。 展开更多

关键词 VIVALDI天线 高功率 有源相控阵 隔离度

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柔性机械臂干扰力观测与无模型振动控制

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作者 浦玉学 古妍 +1 位作者 张崇峰 邹怀武 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期1783-1791,共9页

为了抑制柔性机械臂运动过程中的非线性振动,提出一种基于干扰力在线观测的无模型轨迹跟踪和振动抑制混合控制策略。采用拉格朗日方程和奇异摄动法对存在未知干扰的柔性机械臂进行动力学建模和解耦,将其分解为表征刚性运动的慢变子系统... 为了抑制柔性机械臂运动过程中的非线性振动,提出一种基于干扰力在线观测的无模型轨迹跟踪和振动抑制混合控制策略。采用拉格朗日方程和奇异摄动法对存在未知干扰的柔性机械臂进行动力学建模和解耦,将其分解为表征刚性运动的慢变子系统和表征柔性振动的快变子系统;考虑到建模的复杂性和模型参数的不确定性,采用PD控制方法实现轨迹跟踪,并提出无模型自适应控制算法以实现柔性臂杆的非线性振动控制。针对未知外界干扰可能引起的控制发散问题,提出了改进的干扰力状态观测器,用于干扰力矩的在线估计和实时补偿,有效提高无模型振动控制算法的收敛性能。仿真试验结果表明,所提算法在存在干扰力的情况下对柔性机械臂的振动抑制效果显著,且具有良好的动态性能和鲁棒性。 展开更多

关键词 柔性机械臂 振动控制 无模型自适应控制 干扰观测器

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面向控制的变构型空天飞行器建模及特性分析

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作者 高泽鹏 刘燕斌 +2 位作者 沈海东 陈金宝 彭寿勇 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1114-1123,共10页

针对空天飞行器爬升过程中,传统固定构型难以兼顾高低速气动性能的问题,提出了一种空天飞行器变构型调节策略。首先,提出了一种翼面伸缩的变构型方式,构建了含有表征飞行器构型变量的气动代理模型;其次,基于气动代理模型对飞行器气动和... 针对空天飞行器爬升过程中,传统固定构型难以兼顾高低速气动性能的问题,提出了一种空天飞行器变构型调节策略。首先,提出了一种翼面伸缩的变构型方式,构建了含有表征飞行器构型变量的气动代理模型;其次,基于气动代理模型对飞行器气动和配平特性进行分析,根据气动特性制定构型变化策略,根据配平特性提出质心位置匹配设计;然后,根据构型变量和爬升飞行平衡的约束,以控制输入最小为目标,优化得到了合适的质心位置,为不同构型的质心位置设计提供参考;最后,仿真结果表明变构型空天飞行器在爬升飞行任务中起到分担舵面负载和减小油门的作用,增加了飞行过程的稳定性。 展开更多

关键词 空天飞行器 变构型 平衡状态 代理模型 优化设计

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载人月球探测月面活动机器人的发展机遇及关键技术

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作者 张崇峰 王慎泉 韩亮亮 《载人航天》 CSCD 北大核心 2024年第5期553-561,共9页

世界航天领域迎来了月球探测的新热潮,在日益丰富、复杂的载人月球探测月面活动中,机器人可在人机联合探测、原位资源利用等任务中发挥积极作用。围绕月面机器人在载人探月月面活动中的应用,调研了国外载人月球探测计划中提出的机器人... 世界航天领域迎来了月球探测的新热潮,在日益丰富、复杂的载人月球探测月面活动中,机器人可在人机联合探测、原位资源利用等任务中发挥积极作用。围绕月面机器人在载人探月月面活动中的应用,调研了国外载人月球探测计划中提出的机器人任务及方案;结合我国载人月球探测规划,梳理分析了无人验证、航天员首次登月、科考与开发等不同阶段对机器人的配置需求和发展机遇;面向极端地形条件下的人机联合探测、联合大范围移动、熔洞宜居性探测等典型场景,设计了机器人的活动流程;梳理分析了月面机器人工程应用的关键技术及难点,可为我国载人月球探测月面活动机器人系统的设计提供技术参考。 展开更多

关键词 载人探月 月面活动 月面机器人 发展机遇 人机联合探测

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载人月球车全向(全局)月面路谱模型研究

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作者 张云侠 王卫军 +3 位作者 管西强 杨文淼 时军委 张崇峰 《载人航天》 CSCD 北大核心 2024年第5期640-644,共5页

为保证载人月球车等月面高速移动机器人路谱模型的准确性和规范性,对月球表面月谱进行了数学建模与仿真。利用谐波叠加法建立了二维路谱模型,通过增加横向特征,建立了三维路谱仿真模型,并建立了月表陨石坑和石块的典型模型,从叠加了陨... 为保证载人月球车等月面高速移动机器人路谱模型的准确性和规范性,对月球表面月谱进行了数学建模与仿真。利用谐波叠加法建立了二维路谱模型,通过增加横向特征,建立了三维路谱仿真模型,并建立了月表陨石坑和石块的典型模型,从叠加了陨石坑和石块模型到三维的平坦月海、高地和崎岖月海的数学模型中,获得了典型月面路谱的数字化特征,该特征与月貌真实情况一致。该路谱模型可以作为载人月球车的平顺性和操纵稳定性动力学仿真模型的输入,为载人月球车的性能评价和优化奠定基础。 展开更多

关键词 载人月球车 月谱模型 汽车动力学 仿真

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薄膜电池阵透镜式薄壁支撑杆自展开方法研究

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作者 张恩杰 王治易 +2 位作者 谢超 房光强 侯欣宾 《中国空间科学技术(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第6期64-71,共8页

透镜式薄壁杆是空间太阳能电站薄膜电池阵的主支撑杆,目前常用的控制其展开的有源驱动机构的收拢包络及质量均较大。优化支撑结构展开控制方法,提升薄膜电池阵收藏效率,是实现超大型、轻量化空间电站建设目标的重要途径之一。鉴于此,充... 透镜式薄壁杆是空间太阳能电站薄膜电池阵的主支撑杆,目前常用的控制其展开的有源驱动机构的收拢包络及质量均较大。优化支撑结构展开控制方法,提升薄膜电池阵收藏效率,是实现超大型、轻量化空间电站建设目标的重要途径之一。鉴于此,充分利用复合材料薄壁支撑杆的弹性自恢复特性,开展无源自驱动展开方法研究。首先,建立透镜式薄壁杆的仿真模型,分析薄壁杆的压扁与卷绕收拢过程力学响应,得到其收拢后的应力应变数据;然后,选用柔性粘扣作为薄壁杆的展开约束控制单元,通过仿真分析得到其剥离过程的力-位移曲线;最后,采用数据传递方法,建立带预应力的薄壁杆展开动力学模型,并在此基础上构建柔性粘扣模拟单元,分析柔性粘扣的力学性能对薄壁杆展开过程的影响。结果表明,通过调节柔性粘扣连接力,可以实现透镜式薄壁杆的无源自驱动有序展开。薄膜电池阵主支撑结构的无源自驱动有序展开,为进一步降低电池阵机构复杂度与质量、提升收纳比提供了方向指引。 展开更多

关键词 空间太阳能电站 薄膜电池阵 透镜式薄壁杆 自驱动 展开动力学

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电路微导线激光驱动微滴喷射沉积打印

14

作者 陈萌 赵以时 +3 位作者 罗国虎 胡永祥 刘鲁江 张崇峰 《电加工与模具》 北大核心 2024年第5期54-58,共5页

激光驱动微滴打印是一种高分辨率、高柔性和材料适应性广的金属微增材制造工艺,能实现纯金属微结构打印。面向电路微导线打印,目前的激光驱动微滴沉积工艺规律认识还不清晰。因此基于纳秒光纤激光驱动微滴打印系统,实现了直径5μm的铜... 激光驱动微滴打印是一种高分辨率、高柔性和材料适应性广的金属微增材制造工艺,能实现纯金属微结构打印。面向电路微导线打印,目前的激光驱动微滴沉积工艺规律认识还不清晰。因此基于纳秒光纤激光驱动微滴打印系统,实现了直径5μm的铜微滴阵列的沉积,沉积位置偏差为±5μm。研究不同工艺参数下的激光驱动微滴沉积微导线形貌,发现由于存在微滴沉积位置偏差,交替沉积策略比微滴顺序沉积更适合打印微导线;当沉积微滴搭接间距减至1.5μm时,可形成联通的导线打印;微滴转移间距从50μm增至200μm,打印微导线的线宽增加约2倍;实现线宽为15μm的微导线打印,并通过四探针法测试获得的微导线电阻率为实体材料的9倍。 展开更多

关键词 脉冲激光 金属微滴 前向转移 微导线打印

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面向在轨组装的模组天线型面精度建模与调控算法研究

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作者 秦礼 房光强 +1 位作者 郭俊康 曾令斌 《航天制造技术》 2024年第6期1-9,共9页

受制于航天器有限的运载能力,为实现更大结构尺寸星载天线的部署,在轨组装技术应运而生。本文针对面向在轨组装的模组天线精度保障问题,分析了在轨组装模组天线结构特点和型面精度调控方式,建立了设计缩比样机实验测试平台,构建了满足... 受制于航天器有限的运载能力,为实现更大结构尺寸星载天线的部署,在轨组装技术应运而生。本文针对面向在轨组装的模组天线精度保障问题,分析了在轨组装模组天线结构特点和型面精度调控方式,建立了设计缩比样机实验测试平台,构建了满足精度求解要求的模组天线型面精度分析有限元模型,通过缩比样机测试实验验证了有限元模型的准确性,构建了BP神经网络型面精度代理分析模型,提出了基于遗传算法的型面精度调控方法,并通过缩比样机结构算例验证了调控算法的有效性。 展开更多

关键词 在轨组装 型面精度 装配精度分析 代理模型 精度调控

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变负载条件下多体折展机翼改进自抗扰控制方法

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作者 韩一凡 陈柏屹 +1 位作者 刘燕斌 陈金宝 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1762-1771,共10页

针对多体折展机翼在协调倾转过程中受到气动负载变化、重力换向及受外部干扰的问题,提出基于双曲正切函数与调相补偿结合的改进自抗扰控制策略.通过拉格朗日方程,将单元翼的气动负载作用于质心处,并给出重力项随机体姿态角的偏置,从而... 针对多体折展机翼在协调倾转过程中受到气动负载变化、重力换向及受外部干扰的问题,提出基于双曲正切函数与调相补偿结合的改进自抗扰控制策略.通过拉格朗日方程,将单元翼的气动负载作用于质心处,并给出重力项随机体姿态角的偏置,从而建立多体折展机翼的动力学模型.设计改进自抗扰控制器实现折展机翼的期望角度轨迹的跟踪,并选取合理的控制器参数对关节振动进行抑制.仿真结果表明,改进自抗扰控制方法在变负载条件下可以有效实现轨迹跟踪和关节振动的抑制,并在受到外界扰动时具有更小的跟踪误差和更好的动态性能及鲁棒性. 展开更多

关键词 多体折展机翼 拉格朗日法建模 变负载 自抗扰控制

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大尺寸天线在轨组装测量方案的设计与评价

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作者 郭俊康 秦礼 +1 位作者 房光强 曾令斌 《成组技术与生产现代化》 2024年第2期1-15,共15页

针对在轨组装测量场景需求,提出了基于摄影测量与激光雷达扫描测量组合的测量方案设计与测量不确定度分析方法。对大尺寸结构型面几何测量的仪器和方法进行探讨,确定了在轨组装天线型面精度测量的总体方案,建立了摄影测量与激光雷达扫... 针对在轨组装测量场景需求,提出了基于摄影测量与激光雷达扫描测量组合的测量方案设计与测量不确定度分析方法。对大尺寸结构型面几何测量的仪器和方法进行探讨,确定了在轨组装天线型面精度测量的总体方案,建立了摄影测量与激光雷达扫描测量组合的测量不确定度分析计算模型;对在轨组装天线型面精度测量的多测站布局方案进行评价,并对测量不确定度受到的影响进行了分析,为大尺寸天线在轨组装测量方案的设计、评价与方案优化提供了依据。 展开更多

关键词 在轨组装 摄影测量 激光雷达扫描测量 不确定度 组合测量

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高超声速飞行器主动增阻的时间一致协同方法

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作者 廖腾 刘燕斌 +3 位作者 陈柏屹 陈金宝 羊玢 杨博文 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1656-1665,共10页

针对三维空间中高超声速飞行器无动力滑翔段协同拦截运动目标的问题,提出了一种基于一致性理论的主动增阻时间协同方法。首先,给出三维空间的飞行器与目标相对运动方程,估计飞行器的剩余飞行时间。然后,基于多智能体一致性理论,设计了... 针对三维空间中高超声速飞行器无动力滑翔段协同拦截运动目标的问题,提出了一种基于一致性理论的主动增阻时间协同方法。首先,给出三维空间的飞行器与目标相对运动方程,估计飞行器的剩余飞行时间。然后,基于多智能体一致性理论,设计了有限时间偏置一致性协议,使各飞行器的剩余飞行时间与指定飞行器一致。同时,设计了一种主动增阻的方法,可降低对运动目标的信息需求,不与视线法向制导律耦合。最后,对多飞行器协同打击机动目标的任务场景进行了仿真验证,结果证明了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 有限时间一致性 协同制导律 机动目标 高超声速滑翔飞行器

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基于点云模板匹配的多类型电连接器自动接入技术研究

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作者 陈萌 钱一玮 +2 位作者 李玉良 傅宇蕾 刘大利 《空间科学与试验学报》 CSCD 2024年第4期75-81,共7页

电连接器作为在轨服务与维护领域的航天装备基础元件,广泛存在装配和拆卸的接入需求,其自动接入技术涉及接触力感知、视觉识别与定位、机械臂柔顺控制等关键技术,具有重要研究意义和推广价值。本文基于6自由度机械臂、双目结构光相机及... 电连接器作为在轨服务与维护领域的航天装备基础元件,广泛存在装配和拆卸的接入需求,其自动接入技术涉及接触力感知、视觉识别与定位、机械臂柔顺控制等关键技术,具有重要研究意义和推广价值。本文基于6自由度机械臂、双目结构光相机及其控制软件,构建了不同类型电连接器的自动接入试验平台,采用关键点提取、RANSAC粗配准和ICP精配准等算法,实现了模板点云的精确配准,完成了不同类型电连接器接入状态的高可靠识别;采用机械臂导纳控制,实现了机械臂末端夹具的抓取定位-对中旋拧-插拔拆卸等系列化操控。以Y27和J30等不同类型电连接器作为典型案例进行自动接入作业测试,验证了平台系统和已采用方法的可行性。 展开更多

关键词 点云 配准 电连接器 机械臂 导纳控制 自动接入

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基于非线性动态逆的主动电驱式对接机构位姿跟踪方法

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作者 刘璟龙 时军委 +4 位作者 胡雪平 许晨光 张冰肖 邱华勇 马晓龙 《航空学报》 CSCD 北大核心 2024年第S1期313-323,共11页

已有在轨服役的空间飞行器对接机构,由于其被动机械式的设计特点,多数只能针对一组固定吨位的对接任务进行设计研制。而载人月球探测任务和空间站对接任务,因其任务复杂,对接机构需要具备多任务、多吨位、多工况的对接适应能力。该任务... 已有在轨服役的空间飞行器对接机构,由于其被动机械式的设计特点,多数只能针对一组固定吨位的对接任务进行设计研制。而载人月球探测任务和空间站对接任务,因其任务复杂,对接机构需要具备多任务、多吨位、多工况的对接适应能力。该任务规划中,含有各类吨位主被动飞行器的对接组合需求。经过精心设计的具有弹簧阻尼、差动组合系统的被动机械式对接机构无法同时兼顾完成大对小、小对大吨位的空间飞行器对接任务,并且传统的增益规划类跟踪控制律也无法满足快瞬态响应、高精度控制等动力学控制需求。已有的运动学跟踪控制方法大多需要经验调参过程,往往步骤繁琐且易造成系统失稳。在此任务背景下,对研制一类具有精确动力学控制性能的主动电驱式对接机构提出了迫切需求。设计了一种基于非线性动态逆方法的主动电驱式对接机构位姿跟踪方法,并进行了仿真验证。多体动力学与控制系统联合仿真试验结果表明,所设计的非线性控制律能够完成既定控制目标,相较于传统方法能够进行精确动力学控制,响应迅速、精度更高且无需重复调参,为后续工程研制阶段提供了参考。 展开更多

关键词 载人航天飞行 月球任务 空间交会 对接 机构 非线性控制系统

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