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空间机械臂系统总体技术指标确定方法 被引量:9
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作者 徐文福 杜晓东 +1 位作者 王成疆 梁斌 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期53-60,共8页
总体技术指标的确定是空间机械臂总体设计中的关键,基于此,文章提出了一种空间机械臂总体技术指标确定方法,并进行动力学仿真研究。首先从任务目标出发,结合总体约束条件,对空间机械臂的长度、末端位姿精度、末端最大运动速度、关节驱... 总体技术指标的确定是空间机械臂总体设计中的关键,基于此,文章提出了一种空间机械臂总体技术指标确定方法,并进行动力学仿真研究。首先从任务目标出发,结合总体约束条件,对空间机械臂的长度、末端位姿精度、末端最大运动速度、关节驱动力矩等技术指标进行论证;然后建立系统的多体动力学模型,对常规工况和极限工况下空间机械臂的带载操作过程进行动力学仿真,以验证所确定的总体技术指标。仿真结果表明,所提出的思路和方法对于空间机械臂的设计和研制具有一定参考作用。 展开更多
关键词 空间机械臂 在轨服务 动力学仿真 航天器
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偏置式冗余空间机械臂逆运动学求解的参数化方法 被引量:18
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作者 徐文福 张金涛 +1 位作者 闫磊 王志英 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期33-39,共7页
针对肩、肘、腕均有偏置的空间站遥操作机械臂(SSRMS)型7DOF冗余机械臂,提出了逆运动学求解的关节角参数化及臂型角参数化两种方法。前者根据机械臂的臂型特征,推导以θ1、θ2、θ6、θ7中的一个作为给定参数时其他关节角的表达式,得出... 针对肩、肘、腕均有偏置的空间站遥操作机械臂(SSRMS)型7DOF冗余机械臂,提出了逆运动学求解的关节角参数化及臂型角参数化两种方法。前者根据机械臂的臂型特征,推导以θ1、θ2、θ6、θ7中的一个作为给定参数时其他关节角的表达式,得出8种可能解;后者首先构造与SSRMS型机械臂相对应的零偏置球关节—旋转关节—球关节(SRS)机械臂,然后以臂型角为参数求解SRS机械臂的逆运动学,再根据SSRMS与SRS机械臂的关系,得到SSRMS的8组逆解。仿真算例校验了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 冗余机械臂 空间机器人 逆运动学 参数化 臂型角
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保持基座稳定的双臂空间机器人轨迹规划研究 被引量:21
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作者 徐文福 王学谦 +1 位作者 薛强 梁斌 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期69-80,共12页
针对双臂空间机器人在轨执行任务中需要利用平衡臂稳定基座的问题,提出了两种典型应用需求—基座质心位置稳定、基座姿态和质心位置同时稳定的协调规划方法.首先,提出了"系统质心等效机械臂"的概念并推导其运动学模型,基于此... 针对双臂空间机器人在轨执行任务中需要利用平衡臂稳定基座的问题,提出了两种典型应用需求—基座质心位置稳定、基座姿态和质心位置同时稳定的协调规划方法.首先,提出了"系统质心等效机械臂"的概念并推导其运动学模型,基于此模型的位置级反解规划平衡臂的运动轨迹,使基座质心位置稳定在期望位置;其次,根据角动量守恒定律确定反作用飞轮的运动速度,将飞轮与平衡臂的运动相结合,同时稳定基座姿态和质心位置;最后,建立双臂空间机器人系统的多体动力学模型并开展仿真研究.所提出的方法克服了以往基于微分运动学所无法回避的奇异问题,且不对平衡臂的质量特性和安装位置作特殊规定,仿真结果证明了方法的有效性. 展开更多
关键词 空间机器人 双臂协调 目标捕获 路径规划
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空间机器人在轨更换ORU的力/位混合控制方法 被引量:22
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作者 徐文福 周瑞兴 孟得山 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1353-1361,共9页
针对ORU在轨更换任务,首先推导了空间机械臂末端自由、末端与环境接触等情况下的动力学方程,并提出了相应的接触力计算方法;其次,改进了传统的R-C控制方法,采用加权选择矩阵代替原有的选择矩阵,实现了力控制与位置控制之间的平滑切换;最... 针对ORU在轨更换任务,首先推导了空间机械臂末端自由、末端与环境接触等情况下的动力学方程,并提出了相应的接触力计算方法;其次,改进了传统的R-C控制方法,采用加权选择矩阵代替原有的选择矩阵,实现了力控制与位置控制之间的平滑切换;最后,开发了基于Matlab/Simulink的闭环控制仿真系统,该系统由多体动力学、接触动力学、轨迹规划、力/位混合控制、3D显示等模块组成。利用该系统开展了ORU转移与安装过程的闭环控制仿真,仿真结果校验了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 空间机器人 位混合控制 ORU更换 接触动力学 选择矩阵
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空间机器人一体化仿真系统的研究与实现 被引量:6
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作者 牟宗高 徐文福 孟得山 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1084-1090,共7页
为对空间机器人关键算法进行验证和评估,开发了一套一体化仿真系统。该系统基于模块化设计思想,由遥测遥控接口、轨迹规划与控制、系统动力学模型、系统3D几何模型、相机成像模型、图像处理与位姿测量、碰撞检测与安全预警等模块组成。... 为对空间机器人关键算法进行验证和评估,开发了一套一体化仿真系统。该系统基于模块化设计思想,由遥测遥控接口、轨迹规划与控制、系统动力学模型、系统3D几何模型、相机成像模型、图像处理与位姿测量、碰撞检测与安全预警等模块组成。其中,3D实体模型及仿真场景由OSG(Open Scene Graph)建立,各关键模块的算法采用C语言编程实现,可对空间机器人执行在轨任务的关键算法进行闭环验证。最后对两种典型工况进行了仿真实验,结果表明了该系统的有效性。 展开更多
关键词 空间机器人 一体化仿真 路径规划 遥操作 碰撞检测
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排爆作业机器人嵌入式半物理仿真系统 被引量:1
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作者 徐文福 佘宇 牟宗高 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期79-84,共6页
针对排爆机器人的作业需求,开发了一套由嵌入式系统及3D仿真平台组成的半物理仿真系统,对排爆机器人的典型操作任务——危险物探测、爆炸物处理等任务进行仿真实验.采用单片机开发排爆机器人的嵌入式控制系统,运行实际的轨迹规划与控制... 针对排爆机器人的作业需求,开发了一套由嵌入式系统及3D仿真平台组成的半物理仿真系统,对排爆机器人的典型操作任务——危险物探测、爆炸物处理等任务进行仿真实验.采用单片机开发排爆机器人的嵌入式控制系统,运行实际的轨迹规划与控制算法,并按真实的时序产生控制指令;采用VC和OSG软件开发3D实时仿真平台,该平台由动力学模型、系统3D几何模型、双目相机模型、传感器模型等组成,在一台PC机上运行;将嵌入式控制系统与3D仿真平台集成,进行典型工况的闭环控制仿真.仿真结果表明了该系统的有效性. 展开更多
关键词 排爆机器人 半物理仿真 路径规划 嵌入式系统 3D仿真平台
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真空预载荷静压气体轴承静态特性研究 被引量:4
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作者 陈争 杜建军 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期7-11,22,共6页
根据真空预载荷原理,运用MATLAB软件对建立的小孔节流真空预载荷静压气体轴承仿真模型进行编程分析,通过仿真计算,分析轴承气膜压力分布情况及真空腔面积比、节流孔径、节流孔个数、供气压力等因素对轴承稳态特性的影响。结果表明:真空... 根据真空预载荷原理,运用MATLAB软件对建立的小孔节流真空预载荷静压气体轴承仿真模型进行编程分析,通过仿真计算,分析轴承气膜压力分布情况及真空腔面积比、节流孔径、节流孔个数、供气压力等因素对轴承稳态特性的影响。结果表明:真空腔面积比值在(1/6,1/3)之间选取较佳,在轴承结构尺寸确定的情况下调整节流孔径、节流孔个数以及供气压力,能够得到较好的稳态特性,采用真空预载荷可以提高轴承的刚度。搭建实验平台对加工的样品进行承载能力实验,实验测量值和理论值具有较好的一致性,验证了真空预载荷可行性。 展开更多
关键词 静压气体轴承 真空预载荷 承载能力 刚度
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