基于雁阵变换的微型扑翼飞行机器人集群行为控制方法

为了解决微型扑翼飞行机器人集群编队目标搜索覆盖效率、避障通过性和多机控制等难题,实现扑翼飞行机器人集群编队的智能控制,提出了基于雁阵变换的扑翼飞行机器人集群行为控制方法。利用仿生集群行为控制函数的参数化特性,实现了飞行机器人编队的队形变换和角度控制;搭建了多扑翼飞行机器人实验系统,并在多种情况下设计基于仿生行为的多扑翼飞行机器人集群控制方法实验。最终的实验结果验证了方法的可行性和有效性。与传统的多飞行机器人实时控制方法相比,所提方法大幅提升了集群编队的搜索覆盖效率和避障通过率,在某些作业环境条件下,搜索覆盖率可提升50%以上,障碍通过率可提升60%以上。同时,创新点体现在将雁阵变换应用于多扑翼飞行机器人集群编队控制和将仿生集群行为控制应用于扑翼飞行机器人集群控制两个方面。     

外大气层动能拦截器仿真平台设计和实现

针对外大气层固体或液体动能拦截器,使用VC++6.0开发了仿真平台。仿真模型的参数可以通过文件形式保存和读取。仿真平台能够动态演示飞行弹道和飞行参数;能够对拦截结果进行脱靶量评估、初始条件评估、轨道修正能力评估和能量消耗评估;能够进行3种综合测试;能够对关键设计参数进行寻优计算;能够封装为动能拦截器仿真模块与运载器仿真模块整合。介绍了平台的设计、实现、关键技术和应用情况。     

“飞豹杯”中国首届空中机器人大赛在西安举行

2004年11月5日至8日,我国首届空中机器人大赛在西安举行。来自清华大学、北京航空航天大学、西安交通大学等高校的15支代表队参加了比赛。空中机器人又称无人飞机,是指能够按照预先设定的程序在空中自主飞行的飞行器。与航空模型相比,它在机械设计、电子通信、自动控制、空气动力学等方面具有更高的科技含量和技术水准,在通信、气象、灾害监测等方面都可应用。     

超低轨道卫星摄动特性分析及轨道维持方法

针对超低轨道卫星长时间在轨飞行的轨道维持问题,分析了超低轨道平均偏心率矢量变化特性,提出了一种超低轨道维持的控制方法。分析了J2、J3摄动以及大气阻力摄动作用下超低轨道卫星偏心率矢量的变化特性;基于能量守恒原理设计了超低轨道高度维持的控制策略;通过仿真算例验证了控制策略的有效性。结果表明:在地球非球形引力摄动、大气阻力摄动和速度脉冲作用下超低轨道平均偏心率的变化是稳定的,所设计的轨道维持方法不仅能够实现超低轨道高度维持,确保平均偏心率矢量收敛至平衡位置,且用于轨道维持的燃料消耗合理,能够满足长时间的超低轨道飞行要求。     

在研中的新式武器

美军拟打造“昆虫机器人”部队 幼虫体内植入装置 由于训练昆虫或制造能模仿昆虫飞行能力的机器人的努力遇到了问题，美国军方现在想开发“昆虫机器人”，该机器人能到达士兵无法到达的地方。     

两栖仿生机器人登陆自适应越障机构优化设计

两栖仿生机器人是一种能够同时在水下和陆地工作的无人平台,在抢险救灾、环境勘探与资源开发等领域具有广泛应用。本文提出了一种具有自适应登陆越障能力的轮鳍复合式两栖机器人,对其越障过程进行了运动学与力学分析,以其在临界越障时刻转矩为目标函数,应用遗传算法优化设计了结构与运行参数,同时与其他两栖机器人越障能力进行对比。结果表明,优化后越障所需转矩相比优化前降低了718.4 N·mm,轮鳍复合式机器人能够攀越相比自身尺寸更高的垂直障碍。模拟仿真了所设计机器人的越障过程,获得了其在平地行走、越障以及上坡推进过程中的速度、位移与力矩的变化规律,并通过实验进行了验证。     

基于串并联结构的弹药装填机器人设计

以人体手臂结构为参考,根据装甲车辆火炮自动装填需求和车内结构特点,设计了7自由度冗余弹药装填机器人,给出了设计指导思想,重点研究了肩、肘、腕关节处的机构选型以及相关参数的确定,给出了手爪推弹器方案,建立了虚拟样机,并进行了运动学仿真。该串并联结构的弹药装填机器人结构紧凑、负载能力高、运动特性好,能够实现装甲车辆火炮弹药自动装填,对于我军未来装甲车辆弹药装填机器人研制具有较大参考价值。     

定式

左翼僚机单从编队飞行难度而言同右翼僚机相比并没有本质区别,但长期担任一侧僚机的飞行员突然调换到另一侧飞行,通常都需要一段时间适应.不同于普通编队飞行,表演课目要求操纵动作高度准确,并且能够对长机的动态做出预见性响应,这需要长时间密集队形编队飞行的潜心积累,从而最终形成对编队动态和各种偏差修正的操纵定式.     

智能搜救机器人在障碍地形的自主构型规划

为了解决带有辅助摆臂的智能搜救机器人自动规划构型以实现自主越障的难题,提出一种能够适应复杂地面形状的搜救机器人越障构型规划新方法,其核心是一种高适应性、高效率的机器人姿态预测算法。通过将地形表示为离散的点集,建立了搜救机器人的单侧姿态预测数学模型;进一步提出了快速求解该问题的算法,每秒可预测1 000～1 500个姿态。基于此,设计了机器人越障过程中状态、动作的评价指标,运用动态规划算法与滚动优化思想构建了具有优化能力的、能够实时运行的构型规划器。仿真与实物实验的结果表明,该方法能够使机器人自主调整构型穿越复杂地形,且相较强化学习算法和人工操作具有更平稳的越障效果。     

面向士兵体力增强的单兵助力机器人设计

为了解决士兵负重携行时体力消耗过大,易于出现骨骼肌肉损伤的问题,设计了一款士兵体力增强的无动力助力机器人,可实现士兵负重能力与持续作战能力的提升。结合人体运动负重原理,采用相容性的机构设计、变刚度的柔性仿生脊柱设计、四边形铰链式结构的自适应膝关节设计等关键技术,对单兵助力机器人采用了拟人化结构设计,确保了与士兵的有效融合,能够协助士兵在战场上负载装备而不影响其战术动作;利用ANSYS软件对其关键零/部件进行强度分析,以验证整体结构设计的稳定性和正确性,仿真结果表明,单兵助力机器人安全可靠,能够有效协助士兵携行负重。对单兵助力机器人的应用前景进行了分析,对士兵体力增强的研究具有一定的指导意义。     

弹药装填机器人作业平台仿真系统设计与实现

针对弹药装填机器人作业过程复杂的问题,基于作业任务实用性和可操作性的要求,设计了一种作业平台仿真系统。在深入分析弹药装填机器人作业任务和工作过程的基础上,构建了总体设计方案,研究了仿真系统的稳定性技术,进行了运动控制、数据采集以及传感器精度等硬件部分设计和模块化技术的软件设计,建立了弹药装填机器人仿真系统。仿真结果表明：该设计能够实现对弹药装填机器人的控制和实时作业。     

21世纪陆战王者军用机器人

综合考察军用机器人的“履历”就可知道．它们主要用于下列领域：1．直接遂行战斗任务。如在研中的固定防御机器人、步兵先锋机器人、哨兵机器人、榴炮机器人、飞行助手机器人、海军战略机器人等就属此类。2．侦察与观察。侦察历来是最危险的行当,其危险系数高于任何其他军事行动,在这一领域使用机器人是最理想的,如在研中的战术侦察机器人、便携式电子侦察机器人、铺路虎式无人驾驶侦察机等皆属此类。3．工程保障。     

Vega Prime与OpenGL飞行控制系统可视化仿真平台设计

提出了一种通用的飞行控制系统可视化仿真平台的设计方案。阐述了Vega Prime开发平台与OpenGL相结合的关键技术及开发方法,并将其应用于飞机在预定航路飞行的实时显示过程中。该平台可以载入各种飞行控制器、飞行动力学模型和数字地图进行仿真,并能够以数字、曲线和三维动画的形式显示仿真结果。该平台采用Visual Studio2008编写主界面和通用实时飞行动力学模型框架,Simulink实现飞行控制器,Matlab引擎服务实现二者的同步和通信,并通过OpenMP多线程并行多核编程技术和MATLAB并行计算工具箱的spmd(Single Program Multiple Data)技术实现了平台仿真的并行解算,最后实现三维战场环境动态显示。以"Beaver"多模态自动驾驶仪仿真设计为例,验证了平台的可行性。     

人工蜂群算法及其在路径寻优问题上的应用

针对多旋翼无人机路径寻优问题,结合人工蜂群算法的特点,提出一种改进的人工蜂群算法,根据飞行原理,建立飞行环境矢量化模型,并对其飞行过程的相关约束条件综合分析,结合路径规划的目的与要求构建出路径规划的目标函数模型,利用人工蜂群算法结构清晰、自适应能力强等特点,实现多旋翼无人机路径规划算法,并结合相关寻优手段对算法进行改进,以增强算法的寻优能力。     

飞行保障组织指挥模拟训练系统研究*

针对目前航空兵场站飞行保障组织指挥训练的主要特点,运用计算机模拟技术揭示飞行保障的内在规律。设计了一个基于网络的飞行保障组织指挥模拟训练系统,提出了服务器子系统、导调子系统和模拟子系统的实现方案。该系统能够实现对不同机种(型)的飞行保障计算机模拟,较好地满足了航空兵场站飞行保障组织指挥训练的要求。     

动物机器人及其潜在军事应用价值

动物机器人由于具有出色的隐蔽性和环境适应性，可能在未来战争或局部冲突中会扮演重要角色，成为决定战场胜负的杀手锏。针对动物机器人及其潜在的军事应用价值，本文介绍了动物机器人的原理，根据动物生存环境的差异综述了陆地动物机器人、飞行动物机器人和水下动物机器人等三种类型机器人的研究现状；在此基础上，分析了动物机器人在抵近侦察、目标引导、对象识别和直接打击等方面的潜在军事应用价值，并讨论了动物机器人走向实用过程中存在的刺激靶点、刺激方式、生物相容性、操控器件、无线通讯以及能源供给等方面存在的工程问题以及未来研究方向。动物机器人优势十分明显，但对技术的要求也非常高，目前仅仅处于起步阶段，未来的路还任重道远。     

全液压驱动管道机器人公理化设计

随着管道机器人应用领域与任务需求的不断增大,机器人设计中存在的问题日益突出,如输出功能相互耦合、定位精度不高以及复杂环境下可靠性低。针对石油水平井对于管道机器人的特殊应用需求,将公理化设计理论应用到机器人系统设计中,创新设计一种基于挠性支撑结构的全液压驱动管道机器人。概述公理化基本原理与设计过程,对全液压驱动管道机器人进行概念设计,完成设计耦合性分析。确定机器人机械系统与液压系统具体结构组成,并分析其工作机理。应用AMESim软件,对机器人运动原理方案进行仿真分析,结果表明:全液压驱动管道机器人可以实现自动往复运动,牵引力可以达到30 kN,运动速度可以达到0.12 m/s;机器人牵引能力与运动速度可以完成单独调节,从而实现解耦设计。     

刚体姿态控制在火炮自动操瞄中的应用

刚体姿态控制问题近年来在空间站控制、机器人控制以及飞行控制等方面有广泛的应用,用误差四元数从动力学和运动学两方面对姿态控制进行全局描述,并用李雅普诺夫方法得到基于误差四元数的姿态/速率控制器,结合某压制火炮自动操瞄控制对此控制方法进行了仿真分析.     

实时位置反馈的多机器人主从式编队控制

提出了一种基于反馈控制的多机器人的编队控制方法,能够使主从机器人在相对运动时保持期望的角度和距离,并且形成稳定的编队结构。然后运用数学图论将单一主从式编队控制扩展到多机器人的编队控制,能够更加简易的实现编队控制和几何形状的变换,最后通过仿真验证了该方法的有效性。     

防空情报融合飞行试验中仿真技术的应用

基于情报融合能力是防空C3I系统的一个系统性指标这一前提,分析了利用飞行试验方法对其进行考核的必要性,提出了一种在飞行试验中应用仿真技术对防空C3I系统情报融合能力进行全面考核的方法,对飞行试验中的传感器仿真方法、试验中的时空配准、利用实际飞行目标产生复杂空情的方法等几个方面作了认真分析。举例说明了如何在飞行试验中利用仿真技术构建一体化试验环境考核防空C3I系统情报融合能力。