北京航空航天大学学报

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周贤宾, 郝长岭, 李东升, 李晓星

2009, 35(2): 127-131.

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摘要:
提出了一种基于形面多点调节的紧缩场反射器面板精密柔性成形新技术,对面板形面调节机理进行了分析,提出了确定调节点位置、数量、调节量的形面调节核心技术,借助数值模拟方法确定了矩形面板调节点位置、数量,在实验基础上建立了调节量计算方法.设计、开发了面板形面调节实验平台;针对具有不同初始形面误差的面板进行了形面调节可行性数值模拟分析及实验验证.结果表明,利用所提出的调节技术和开发的形面调节实验平台能够实现双夹层金属蜂窝面板形面的有效调节,获得很高的形面精度.该项技术可以在现行成形技术的基础上进一步提高形面精度,可明显提高面板制造成品率,解决大尺寸高精度面板和较大曲率面板的制造难题,并能改善面板的使用及...

0Cr18Ni9Ti超音频脉冲TIG焊接头组织与性能

齐铂金, 许海鹰, 张伟

2009, 35(2): 132-136.

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摘要:
采用研制的基于新型IGBT拓扑电路的超音频直流脉冲TIG焊电源焊接0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢,并与常规直流TIG焊获得的接头进行对比.分别对各接头进行X-射线探伤检测,接头的抗拉强度测试,焊缝金相显微组织与拉伸断口SEM照片观察对比.试验结果分析表明:采用超音频脉冲TIG焊工艺的焊接接头,随着脉冲电流频率提高,焊缝的粗晶区变窄,晶粒逐渐细化,且焊缝中心细小等轴晶所占区域扩大;与常规直流TIG焊相比,30kHz的超音频直流脉冲TIG焊焊缝中心晶粒更细小,接头的抗拉强度与延伸率分别得到提高.

复杂产品虚拟装配系统的人机交互技术

赵罡, 王超, 侯文君, 金钺

2009, 35(2): 137-141.

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摘要:
介绍了一种基于双机同步的desktop虚拟现实设备的复杂产品虚拟装配仿真系统,对系统的人机交互技术进行了深入研究,提出了一种基于SOP(Structure of Parts)数据结构的属性类驱动算法的产品信息管理技术以及模型转心匹配法,阐述了一种适用于多部件多场景的、快速的基于扫描线技术的直接操纵交互算法原理,通过系统的实现验证了算法的实用性与效率,有效地提高了系统性能与扩展性.

航天器异种金属钎焊接头静态裂纹行为分析

曲文卿, 卢洁红, 庄鸿寿

2009, 35(2): 142-145.

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摘要:
采用高频感应钎焊方法连接了航天推进系统的异种金属(钛合金与不锈钢)薄壁小直径导管结构,结构的质量和性能远远优于螺栓连接的导管结构.钎焊接头静态拉伸试验发现,银基钎料钎焊的接头承载能力要优于铜基钎料.对静态拉伸断裂接头的微观组织进行了分析,结果发现,银基钎料钎焊的接头区域出现的裂纹仅在钎缝区域萌生和扩展,当裂纹扩展到钎缝与母材的界面位置时停止扩展.铜基钎料钎焊的接头区域的裂纹从3个位置萌生:钎缝2种组织的交界处,钎缝与钛合金、不锈钢的界面.裂纹驱动力主要是由静态拉伸载荷和异种金属钎焊接头失配行为构成的,而裂纹扩展抗力主要与钎焊接头的微观组织有关.

飞机铝合金结构件数控加工变形分析与控制

梅中义, 高红, 王运巧

2009, 35(2): 146-150.

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摘要:
以飞机机翼翼肋铝合金结构件这一典型易变形的零件为例,研究数控加工变形情况及其影响因素,主要研究残余应力对加工变形的影响.采用理论建模、有限元分析和实验验证相结合的方法分析和对比数控加工中零件变形情况;分析了工件内残余应力分布,用有限元软件提供的热机耦合功能,以温度场模拟施加铝合金的残余应力分布;分析和模拟了去除材料对工件变形的影响;用经过改进的顺序静态单元生死方法进行切削过程的仿真和改进,并对仿真所得的零件变形量与实际加工测量结果进行了比较,验证了分析方法和所建立模型的有效性;最后提出了控制数控加工变形的解决方案.

曲面夹层结构成形压力和反弹分析

关世伟

2009, 35(2): 151-153.

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摘要:
针对曲面夹层结构制造过程中的力学问题,分析了制造过程中曲面夹层结构的刚度变化,说明了曲面夹层结构的成形机理并给出了刚度计算公式.讨论了曲面夹层结构成形压力的计算方法,使用板壳理论推导出了小曲率曲面夹层结构的成形压力计算公式,给出了算例和计算结果.讨论了曲面夹层结构反弹的计算方法,给出了小曲率曲面夹层结构的反弹计算公式和算例的计算结果.分析了普通蜂窝、柔性蜂窝和微型桁架的变形特点,提出了曲面夹层结构夹芯的选择原则.

板料激光弯曲试验

蔡友贵, 王秀凤, 陈光南, Jurgen Silvanus

2009, 35(2): 154-157.

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摘要:
针对大飞机壁板用的铝合金板料AA6056进行激光弯曲过程的试验研究.试验选用厚度为1.0 mm和2.5 mm的薄板,采用多组不同的工艺参数进行对比分析.采用直径0.1 mm的镍铬-镍硅热电偶作为温度传感器,YOKOGAWA MV200型便携式记录仪测量板料表面的温度;使用MV-1300UM CCD拍摄板料激光弯曲变形的过程,通过自行开发的实时采集软件记录并进行图像处理,最终得到了板料激光弯曲变形过程的实测曲线.试验结果为该过程的数值模拟提供了更为精确的验证依据,为深入研究板料激光弯曲过程奠定了试验基础.

工业以太网EtherCAT冗余和热插拔技术

郇极, 肖文磊, 刘艳强

2009, 35(2): 158-161.

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摘要:
EtherCAT是一种实时工业以太网协议,使用冗余技术是实现热插拔和提高通信可靠性的重要手段.首先介绍了实时工业以太网EtherCAT的组成、工作原理和报文结构,研究了使用环型网络拓扑结构实现基于EtherCAT的工业自动化控制系统故障容错及热插拔技术,分别规划了在网口故障、链路故障和节点故障时冗余帧传播机制、故障点定位和恢复策略.开发了链路冗余EtherCAT主站驱动程序,将常规EtherCAT主站驱动程序做了修改,加入链路冗余机制,对上层应用屏蔽了冗余信息和操作.最后完成了冗余和热插拔的性能测试实验,结果表明系统性能优越,运行稳定.

碳化硅颗粒增强铝基复合材料弹性常数测量

周正干, 高翌飞, 吕炎, 何方成

2009, 35(2): 162-165.

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摘要:
为研究粉末冶金制备的碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)中SiCp含量对材料机械性能的影响,使用弹性波法测量了SiCp含量不同的标准试样的弹性常数矩阵.利用Christoffel方程建立了横观各向同性材料波速与弹性常数之间的关系,介绍了水浸斜入射法测量准横波和准纵波波速的基本原理和测量过程,基于上述原理进行了试验,计算出了被测试件的弹性常数.结果表明,SiCp/Al沿挤压方向的机械性能最高,并且随着SiCp含量的增加,弹性常数变大,材料的强度升高.

面齿轮滚刀基本蜗杆的设计方法

王延忠, 吴灿辉, 葛旭阳, 张俐

2009, 35(2): 166-169.

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摘要:
面齿轮传动由于其独特的传动优点,成为航空传动的主要研究方向.根据面齿轮传动原理,建立面齿轮加工坐标系,得到了面齿轮齿面方程,分析了面齿轮齿顶变尖和齿根根切的限制条件,同时根据实际算例讨论了面齿轮内外半径随压力角变化的规律,所获得的结论对面齿轮的设计具有参考价值.最后分析面齿轮的滚切原理,根据齿轮啮合原理,建立面齿轮滚刀型面方程,采用数值计算方法,得到滚刀型面离散三维坐标值,借助三维造型软件得到面齿轮滚刀基本蜗杆三维模型.

单圆轨道扫描的Grangeat改进算法

魏东波, 张立凯, 傅健

2009, 35(2): 170-173.

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摘要:
为减少ICT(Industrial Computed Tomography)重建图像的伪影,研究了Grangeat精确重建算法的原理.基于平板探测器依次通过对投影数据沿行、列一阶偏微分,求Radon导以及两步反投影等步骤仿真实现了Grangeat算法.针对单圆轨道锥束扫描投影数据的不完备性,分析了Radon空间的数据缺失情况,提出了通过近邻插值、线性插值、二次三点插值和一元线性回归插值的方法对Radon空间缺失数据进行插值改进该算法的几种途径.计算机仿真结果证明了改进算法的正确性和可行性.

热障涂层红外热无损检测的建模和有限元分析

郭兴旺, 丁蒙蒙

2009, 35(2): 174-178.

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摘要:
在柱坐标系下以轴对称模型描述热障涂层结构TNDT(Thermal Non-Destructive Testing)的瞬态热传导,建立相应的物理模型.用有限元分析软件ANSYS计算热障涂层结构受热脉冲激励后的温度场,研究TNDT可检信息参数(如最大温差和最大对比度)与脱粘缺陷半径、深度、涂层厚度的关系.结果表明,在涂层厚度一定时,最大温差和最大对比度与脱粘缺陷半径成非线性关系,它们随着缺陷半径的增大而增加,且存在上限饱和值;在缺陷半径一定时,最大温差和最大对比度与涂层厚度成非线性关系,且随着涂层厚度的增加而减小.这些研究结果为热障涂层内部脱粘的红外热无损检测及表征提供了基本理论依据.

高强钢铣削中微量润滑技术效果的试验分析

袁松梅, 刘晓旭, 严鲁涛, 刘强

2009, 35(2): 179-182.

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摘要:
为了验证微量润滑技术对刀具磨损及工件表面粗糙度的影响,研制出一套微量润滑系统,利用压缩气体流经的截面变小所产生的压强差来吸取箱体中的液体,并传输到喷嘴进行雾化.将其应用在高强度钢铣削加工中.试验结果表明:相对于干切削和传统浇注冷却,微量润滑技术具有明显的优势,它可有效地减小刀具磨损,并将工件表面粗糙度控制在较低的水平,尤其在高转速、大切深、快进给加工中,同时其还具有结构简单、冷却液用量小、对环境污染小等优点.对试验结果进行了初步分析.

着陆器软着陆机构的动力学分析

王春洁, 郭永

2009, 35(2): 183-187.

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摘要:
以某型号着陆器软着陆机构为研究对象,采用MSC.Patran/Nastran 对软着陆机构进行模态分析,得到结构模态的主要影响因素,主要包括机构尺寸和装配连接方式.主要分析了软着陆机构中主支柱、辅助支柱活塞杆和活塞筒壁厚、以及活塞筒端盖厚度对模态频率的影响,并对主支柱、辅助支柱活塞杆和活塞筒装配连接方式进行研究,接着提出一种基于Bush单元的装配连接方式,有效地解决了传统方法中用MPC(Multiple Point Constraint)刚性连接来模拟装配连接的不足,使仿真结果更加准确.最后对收拢状态下的模型进行了频率响应分析,结果发现在给定的频率范围内结构不会发生共振,进一步说明结构设计的合...

航空整体结构件加工变形有限元数值仿真

张以都, 张洪伟

2009, 35(2): 188-192.

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摘要:

加工变形是航空整体结构件数控加工领域普遍存在的问题.选取典型航空整体结构件,基于有限元法研究了毛坯初始残余应力对于加工变形的影响,仿真结果与试验结果一致;对残余应力引起的加工变形特点进行了分析,基于不同加工路径对航空结构件加工变形进行了有限元数值仿真,结果表明,对于单一残余应力引起的加工变形分析,可以忽略加工路径的影响.考虑铣削力与残余应力的耦合作用,建立了残余应力、铣削力的耦合力学模型,给出了具体仿真流程,针对不同加工路径进行有限元仿真,研究了铣削力对于残余应力分布及最终加工变形的影响.

基于模板数据库的工程CAD拓扑建模方法

刘静华, 王雷

2009, 35(2): 193-196.

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摘要:
应用模板数据库的方法,进行工程CAD管网拓扑建模.通过将工程对象抽象为很多具有各自特征的拓扑结构模板,建立拓扑模板数据库.在模板数据库基础上设计了一种松耦合的3层体系结构的工程CAD管网建模系统.此体系结构包括:用户层、库管理层、数据层.库管理层能够对拓扑模板进行方便快捷的管理、扩展,从而可以高效地建立和维护管网模型的拓扑结构;数据层提供统一的数据接口,使得不同领域之间可以共享拓扑模板数据.系统的层次结构分明,系统模块之间的依赖关系低,并且易于实现.采用本系统能够大大提高管网模型的建模效率和兼容性.

机器人视觉系统模糊识别抓取物算法

黄荣瑛

2009, 35(2): 197-200.

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摘要:

针对机器人视觉系统对抓取物的模糊识别问题,参照人眼-脑识别对象的过程,建立了包括区域分割与模糊识别两个环节的识别算法.以视觉图像的灰度与色度特征作为区域分割与模糊识别的依据,从灰度、色度及形体特征上提取特征集的指标,并根据经walsh变换后图像灰度迅速向低频聚集的特点,提出基于walsh变换的基元模式识别特征的定义方法.在构建识别目标矩阵与关系矩阵的基础上,应用模糊关系合成与最大隶属度原则建立识别算法.该算法可从少量的采样点中识别出对象,具有较好的实时性.

支持数字样机设计的集成设计信息建模

肖立峰

2009, 35(2): 201-204.

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以产品仿真模型及其设计活动为主要控制对象,研究面向数字样机的产品设计信息建模的特点,并建立了支持数字样机设计的集成设计信息模型.将产品设计控制对象抽象为反映产品静态特性和动态特性的信息元及反映产品设计活动的设计元.从产品几何仿真、物理仿真和行为仿真三方面建立数字样机对象信息模型;以设计树对象、设计角色对象和资源配置对象建立设计过程控制信息模型.以此为基础建立面向数字样机的分布式产品协同设计仿真环境.

蛋壳夹芯结构的变形机制及力学性能

焦洪杰, 张以都, 陈五一, 张洪伟

2009, 35(2): 205-208.

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摘要:
从结构仿生的观点出发,提出了"孔壳夹芯结构"模型,通过模拟样件试验,归纳出了"孔壳夹芯结构"的压缩变形机制,得出"蛋壳夹芯结构"的承载能力主要取决于"蛋壳"的材料、结构尺寸和排列角度等因素的结论.应用薄壳理论,算出了"蛋壳"单元在承受均布压力情况下的屈曲临界压力,同时,对"蛋壳"单元建立有限元模型,进行了静力学和屈曲模态分析,为进一步的"蛋壳夹芯结构"的工程轻量化设计提供了理论依据.

产品质量BOM演化过程

唐晓青, 胡云

2009, 35(2): 209-214.

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摘要:
产品实现就是产品质量生成过程,以BOM(Bill Of Material) 为中心组织产品质量数据已成为产品过程质量管理的关键技术.通过分析产品质量形成及其过程质量管理的特点明确了产品质量保证过程模型,并从质量管理的角度提出了质量BOM的概念,定义了面向对象方法的质量BOM数据结构定义模型,结合关键质量特性链和产品过程实现链提出了质量BOM双演化过程模型,分析了质量BOM的3个组成部分:质量BOM数据项、数据项结构和质量特征演化方法和过程,最后基于质量BOM演化过程模型提出了单一数据源的产品过程质量数据组织集成模型.

在线仿真系统在生产计划与调度中的应用

杨建军, 寇益

2009, 35(2): 215-218.

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摘要:
研究了在线仿真系统的系统数据模型设计、软件应用框架设计及系统的集成方式等关键技术.用面向对象的方法建立了仿真系统,通过与生产系统进行在线数据交互解决了系统初始化问题,探讨了如何应用在线仿真系统对车间生产计划进行验证、对实时生产计划的健壮性进行评估以及再调度的方法.仿真实验证明这种方式可以为企业进行长期及中短期生产计划决策提供可靠的依据.

敏捷制造数据源及其实现技术

乔立红, 刘威

2009, 35(2): 219-222.

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摘要:
为满足产品全生命周期管理对制造数据敏捷性的需求,提出一种敏捷制造数据源的数据管理方法.分析了敏捷制造数据的应用需求,将敏捷数据源定义为一种面向产品生命周期不断变化应用需求的数据定义和管理架构,该架构包括核心对象与本体层、元数据元模型层、服务组件层以及实施层等4个层次,对该架构的特点进行了分析.提出了实现敏捷制造数据源的3个实现技术,分别是抽象元建模技术、基于规则的数据视图快速生成技术以及基于服务技术的组件重用与快速重构技术.所提出的敏捷制造数据源为支持产品生命周期内制造数据的敏捷管理、应用以及提升应用信息系统敏捷性提供了新的途径.

基于本体的语义相似在维修案例推理中应用

闻敬谦, 李青

2009, 35(2): 223-226.

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摘要:
案例推理(CBR,Case-Based Reasoning)方法基于历史经验对新问题进行求解,适于飞机维修保障的知识表达和应用.针对飞机维修保障过程中涉及故障记录、诊断分析、维修处理等诸多方面和专业的特点,对相关信息和专业知识的分类方式及相互关系进行了讨论,给出维修保障领域知识和案例知识定义.通过面向对象分析方法建立了产品、故障模式、故障原因和数据字典等领域知识的本体模型,实现知识的一致性描述;重点对案例本体构建和检索进行了研究,基于领域本体结构的深度和出度计算案例特征的语义相似性,给出维修保障案例匹配方法,在此基础上开发了飞机维修保障知识管理系统并给出应用实例.

一种大变形多空间域连续体结构拓扑优化方法

郭连水, Punit Bandi, John E. Renaud

2009, 35(2): 227-230.

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摘要:
针对大变形非线性结构拓扑优化问题,提出了基于混合细胞自动机(HCA, Hybrid Cellular Automata)多空间域连续体结构拓扑优化方法;采用密度法,建立了单元相对密度表示的材料弹-塑性模型;以单元相对密度和应变能作为细胞自动机(CA,Cellular Automata)的状态信息,利用CA局部控制规则,修改相对密度,迭代实现各设计空间域应变能均匀分布;设计了多空间域拓扑优化HCA算法,采取多个对象同时耦合优化迭代,各自收敛策略,解决了多空间域优化迭代算法收敛稳定性问题;最后,以汽车保险杆结构横梁和支撑等两个设计空间为例,施加大变形动态载荷作用,对提出的多空间结构优化算法进行了验...

基于智能空间的家庭服务机器人混合定位方法

王田苗, 陶永, 魏洪兴, 陈殿生

2009, 35(2): 231-235.

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摘要:
智能空间在家庭服务机器人的应用中具有重要的作用,服务机器人的定位是其中的难点.首先提出了一种家庭环境下实现服务机器人进行家庭辅助操作的智能空间架构,然后对一种低成本的服务机器人混合定位方法进行了研究,该方法首先基于加权概率匹配定位算法的无线网络信号强度确定位置范围,然后读取智能空间中的无线射频标签进行位置计算,最后基于比例不变特征变换算法进行最终位置的视觉定位.在家居环境下的实验证明了该混合定位方法的有效性,该混合定位方法为服务机器人走入家庭提供了一种低成本、高可靠性的定位解决方案.

温度场中柔性臂超谐共振及复杂运动分析

贠超, 崔一辉, 王伟, 汤青

2009, 35(2): 236-240.

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摘要:
通过Garlerkin方法建立了考虑阻尼、材料非线性、温度变化和轴向激励的柔性臂系统动力学微分方程.分析了系统存在同、异宿轨道及周期轨道的充分必要条件,通过Hamilton函数得到了对应的参数方程表达式.根据非线性振动的多尺度法,得到了系统在3次超谐共振情况下的一次近似解及其定常解,揭示了系统内各参数之间的关系.对得到的微分方程进行数值计算,分析柔性臂系统参数对纵向振动响应曲线的影响.结果表明,材料非线性和温度变化对系统纵向振动的影响不可忽略;在一定参数条件下,系统有发生复杂非线性运动的可能.为了有效的控制柔性臂的振动,应合理选取系统的物理参数,避免其处于混沌运动状态.

机器人的空间位姿误差分析方法

丁希仑, 周乐来, 周军

2009, 35(2): 241-245.

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摘要:

采用了五参数模型作为机器人的运动学模型,根据相邻构件间的误差传递关系,应用位姿建模矩阵法建立了机器人的位姿误差模型,并编制了基于C++的位姿误差分析软件.利用所编制的误差分析软件,针对一6-DOF空间摄像机器人具体实例,计算分析了参数变化对机器人的末端位姿误差的影响规律,并绘制了该机器人的等误差曲线图.通过所建立的五参数误差模型和分析软件,可以直观地了解机器人机构的误差分布情况,便于合理地使用机器人或进行机器人机构误差的校正.研究结果为机器人的误差补偿提供了依据.

MEMS陀螺仪随机误差滤波

陈殿生, 邵志浩, 雷旭升, 王田苗

2009, 35(2): 246-250.

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摘要:
针对微机电系统(MEMS,Micro Electromechanical System)陀螺仪的随机漂移,基于小波多尺度分析,利用bior1.5小波对陀螺仪的随机漂移进行深度为4的分解,重建各尺度信号,采用时间序列方法对陀螺仪各尺度随机漂移进行建模,与传统时间序列方法建模相比,降低了模型的预测误差.并构建了模糊自适应Kalman滤波,利用模糊控制方法基于残差均值与方差差值对噪声方差阵进行实时调整,提高对重建后的各尺度信号随机噪声滤波效果.通过一系列对比实验证明,基于多尺度分析的模糊自适应Kalman滤波对于消除MEMS陀螺仪随机漂移误差作用明显.通过Allan方差分析,滤波后的数据各随机误差项...

爬壁蠕虫机器人构型初探

王巍, 王坤, 李大寨, 宗光华

2009, 35(2): 251-255.

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摘要:
根据松毛虫和尺蠖蠕动前行的特点以及仿生学原理,基于模块化思路分别提出了松毛虫和尺蠖爬壁机器人运动学构型.针对两种模型,讨论比较了它们的安全性和可用步态.通过分析松毛虫的蠕动步态和尺蠖步态,发现基于全主动关节驱动的松毛虫模型中存在冗余驱动问题.但由于松毛虫模型具有更多的可用步态,因此比尺蠖模型具有更高的安全性.这两种模型的样机由若干吸附模块和关节模块构成,以验证两种蠕虫机器人的爬壁能力.试验表明由于松毛虫机器人运动时存在冗余驱动,导致吸盘出现侧滑力,同时验证了尺蠖机器人在竖直壁面上的爬壁能力.为了进一步改进尺蠖机器人的吸附能力,采用了一种非对称的运动步态.

仿生爬壁蠕虫运动步态控制算法

李大寨, 王巍, 王莹莹, 齐婧浩

2009, 35(2): 256-260.

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摘要:
设计了一种基于仿生原理的爬壁蠕虫机器人,分析了这种机器人的结构,并利用仿生学原理设计了基于三角波和梯形波特点的两种运动步态.在分析现有神经中枢控制CPG(Central Pattern Generator)算法基础上,应用循环抑制CPG模型和相互抑制CPG模型,构建了爬壁蠕虫机器人的三角波步态CPG控制网络和梯形波步态CPG控制网络,并结合吸盘状态,加入反馈信号,实现了带有反馈的CPG控制算法.利用爬壁蠕虫机器人模型,仿真验证了这种控制算法对蠕动运动步态控制的有效性,通过在爬壁蠕虫机器人原理样机上的步态实验,证明了该算法的可行性.

基于VCM的自适应越障机器人优化设计

刘锦华, 毕树生, 孙明磊, 裴旭

2009, 35(2): 261-265.

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摘要:
虚拟运动中心(VCM,Virtual Center of Motion)机构实质上是一种少自由度的功能机构,根据VCM机构的特点,将其应用到被动式自适应越障机器人的设计中,提高了机器人越障性能.通过分析VCM位置与前导轮轮心的位置关系,优化了前导机构的结构参数.利用VCM的特点简化了前导机构的静力学模型,通过量化的对比分析了悬挂在前导机构的弹簧在改善机器人整体力学性能中的作用,并优化了弹簧的安装位置.试验中优化后样机可以平稳的翻越约2.1倍轮子直径高的竖直台阶障碍,并且可以连续攀登单阶1.27倍轮子直径高楼梯和自适应各种复杂地面.