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。     

冗余空间机器人基座姿态调整的笛卡尔路径规划

空间机器人系统的机械臂和基座之间存在着动力学耦合,为了保证笛卡尔路径规划的同时可以调整基座的姿态,文章以冗余自由度空间机器人为研究对象,首先建立了空间机器人系统的运动学方程;由于存在一定的冗余度,通过将基座姿态运动方程与广义雅可比矩阵组合得到扩展后的雅可比矩阵,实现了基座和机械臂运动的协调规划;最后讨论了基座姿态无扰路径规划,并与零空间法进行了对比。建立平面三自由度空间机器人系统,分别采用零空间法和扩展雅可比矩阵法进行了基座姿态无扰路径规划和基座姿态跟踪路径规划,仿真结果验证了方法的有效性。     

机器人集群路径规划技术研究现状

受社会型生物群体行为启发,群体智能得到日益广泛的关注,机器人集群作为群体智能的重要承载者得到了大量研发和广泛应用。机器人集群路径规划技术作为一项核心关键技术也得到快速发展。为此全面深入地调研了机器人集群路径规划的技术发展现状,创新性地归纳了适用于不同集群规模、可扩展性要求、通信需求以及算法要求的集群规划基础计算架构,包括冗余计算架构、分布计算架构和分层计算架构。从可扩展性和适用性角度,分类梳理了最适用于机器人集群的路径规划方法,包括仿生学方法、人工势场法、几何学方法、经典搜索法和进化学习法,并为集群仿真验证研究提供了七款可免费下载或开源的机器人集群仿真验证平台。     

利用层次分析法冗余性进行群体决策

指出层次分析法的冗余性,提出利用层次分析法的冗余性直接进行群体决策,检查群体意见一致程度的方法。     

液压驱动型四足机器人对角小跑步态本体水平位置控制方法

为了对对角小跑中四足机器人本体的水平位置进行控制,建立基于沿支撑线方向运动分解的机器人近似动力学模型,将本体和对角支撑腿简化为一个七连杆结构和一个线性倒立摆,并且基于线性倒立摆解析模型提出摆动腿落足点位置计算方法,进而实现对本体水平位置的控制。针对液压作动器伸缩速度受限的问题,利用单腿冗余关节将关节角速度优化问题转化为标准二次型规划问题,通过设计二次型规划问题解法,降低对摆动腿关节角速度的需求,并且避免了传统伪逆方法可能产生的腿部奇异位型。仿真和实验结果表明:该方法能够实现在关节角速度受限的情况下,有效跟踪本体水平位置的期望轨迹。     

基于相对观测量的多机器人定位

研究了多机器人队列利用相对观测信息在未知环境中进行同时定位的问题。当队列中某个机器人观测到另外一个或几个机器人时,利用这些信息来同时更新整个队列的位置及协方差矩阵,也即整个队列共享所获得的观测,来得到更精确的位置估计。每个机器人都携带内部及外部传感器,内部传感器感知机器人自身的运动,外部传感器能提供机器人之间的相对观测量,如相对距离和相对方位。利用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法融合内部及外部传感器信息,对多机器人队列进行同时定位;并对不同的观测量及机器人个数进行了仿真分析,给出了不同情况下的滤波器结构,研究比较了它们的定位精度。仿真结果表明,利用机器人之间的相对观测信息,可以显著提高定位精度。     

舰载作战系统网络冗余切换时间高精度测量研究及实现

舰载作战系统网络采用高抗毁性的双冗余网络,网络冗余切换时间直接关系到舰艇的作战能力,是衡量舰载作战系统网络的核心指标。为了更准确地测量冗余切换时间,提高测量精度,本文针对典型的舰载双冗余网络结构,利用WindowsXP操作系统,提出一种基于RTX构建的高精度的舰载作战系统网络冗余切换时间测量系统实现,与专业测量仪器的测量结果相比,该测量系统同样能精确测量网络冗余切换时间,并具备部署方便、应用灵活的特点,对于检测、评估舰载网络性能具有重要意义。     

冗余并联机构的PD控制

采用并联机构的简化树动力学模型 (reducedtreemodel) ,给出了冗余并联结构的动力学方程和基于PD控制策略的控制方法。为了消除冗余并联机构固有的内作用力 ,给出了一种基于静态力平衡的控制方法。最后 ,利用一个 2自由度的冗余平面并联机构作为控制实例 ,实验结果表明了控制方法的正确性     

基于贝叶斯算法的去除冗余信息相关研究

针对分布式融合节点间的信息传递机理,分析了冗余信息产生的原因。在此基础上针对无反馈和有反馈的层级结构,利用贝叶斯融合算法将通信信息分解为私有和公共信息,提出了去除冗余信息的相关理论。仿真结果表明,无论冗余信息是否消除均能获得良好的目标跟踪效果。但消除冗余信息使各节点的目标状态估计值与各节点状态估计的平均值偏差逐渐减少且能够较快收敛。同时,平均估计误差协方差矩阵的迹较低,表明去除冗余信息后能达到较好的跟踪精度。     

基于群集的多机器人编队控制

利用图论表示机器人编队模型,用改进的邻接矩阵表示机器人之间的位置关系,用人工势场法对多机器人编队群集运动进行控制,改进的控制律可以使多机器人达到希望的队形,并共同以预定的速度行进。然后用李亚普诺夫稳定性理论进行分析,得出在此控制律下的多机器人系统可以进行稳定的编队群集运动。     

差压式管道内检测机器人驱动力与速度分析

差压式管道内检测机器人是利用管道中流动介质压力差驱动的检测装置，机器人受力情况及周围流场分布对其运动状态有着重要的影响。通过对检测机器人受力分析和数值模拟，讨论了影响给定机器人驱动力的主要因素，得到了以水为流动介质在水平管道情况下，水流速度与机器人稳态速度的近似关系式，为以后进一步研究机器人定位提供帮助。     

基于网格划分的无线传感器网络多重覆盖算法

为了延长无线传感器网络的工作周期,在满足网络覆盖性能的前提下,可利用调度算法让一部分节点进入休眠以节省能量。提出了一种基于网格划分的无线传感器网络多重覆盖算法,新算法包括冗余节点判断和节点调度两部分。将节点覆盖区域划分为多个网格,通过判断各个网格是否满足覆盖要求,进而判断节点是否冗余。新算法给出了边界冗余节点判据,在调度过程中能够克服边界效应的影响,同时通过冗余节点能量比较,避免了休眠冲突和覆盖盲区的产生。仿真结果表明,与传统的CPNSS算法相比,新算法对冗余节点的判断更为准确,在网络工作集和平均覆盖度两项性能评价指标上均优于传统调度算法,且对网络节点数量增加造成的影响不敏感,能够有效地减少网络冗余,起到了提升网络性能的效果。     

遥控作战机器人编码器ASIC研究与设计

一个可用于军事领域的多功能遥控机器人编码器芯片,含振荡及时序产生电路,解码模块电路,功能判断、地址学习码和控制功能码发送电路,及编码模块电路等模块.模块连接后,机器人向编码器发送地址学习请求信号,编码器接到该信号后马上发送地址学习码,机器人学习完后向编码器发送一个通信完成反馈信号.作战指挥中编码器又不断向机器人发送控制功能信号,机器人接到该信号后进行功能操作再向编码器发送一个通信完成反馈信号.其利用到机器人作战的指挥控制中心,控制机器人进入危险战区执行特殊任务,可提高任务执行成功率,减少不必要流血事件.     

利用隔离模式实现千兆网卡双冗余功能

为保证网络系统各终端通信线路具有较高的抗毁性和可靠性,千兆网卡必须提供双冗余功能。介绍了GMⅡ接口,以及采用双通道方案,如何利用PHY芯片的隔离模式来实现千兆网卡的双冗余功能。给出了一个具体设计方案,仿真结果表明,该项设计成果可直接用于军用以太网的升级换代。     

最小冗余线阵的DOA估计

波达方向(DOA)估计是智能天线技术研究热点之一.研究了最小冗余线阵的DOA估计问题.通过引入阵列冗余度,对非均匀线阵的阵元配置进行研究,在对MUSIC算法进行分析的基础上,利用Matlab对最小冗余线阵的DOA性能进行仿真,通过与均匀线阵进行对比,结果表明,在相同阵元数目的前提下,最小冗余线阵获得了较高的空间谱分辨力和较低的估计均方误差,提高了DOA估计性能.     

基于冗余的复杂体系动态适应性结构设计研究

针对复杂体系动态适应性研究所存在的问题,提出了复杂体系冗余概念和基于冗余的复杂体系动态适应性结构设计思想,讨论了基于冗余的复杂体系动态博弈设计过程及体系结构;在此基础上,根据复杂体系使命目标的执行特点及体系本身的结构特性,详细地阐述了复杂体系中的任务冗余、系统冗余和结构冗余三种冗余类型,并从冗余切换方式、冗余具体内容和冗余表现性质三个方面论述了复杂体系中各种冗余所组成的冗余体系,指出冗余体系是复杂体系适应环境的一种策略,也是复杂体系不断演化的需要和结果,并且能够为复杂体系动态适应性结构的构建及其效能评估和复杂体系的优化及改进等研究提供一定的理论指导。     

空间机器人抓捕任务的六自由度同步控制逼近策略

利用空间机器人抓捕目标卫星是航天器在轨服务的主要模式之一.针对空间机器人对无控旋转卫星的抓捕逼近问题,为了提高适合抓捕的时间范围,研究了六自由度(6-DOF)同步控制逼近策略.采用修正罗德里格斯参数描述姿态,给出了无控旋转卫星的运动模型;假设空间机器人采用动量轮控制姿态,通过分开处理轨道同步和姿态同步建立了6-DOF同步控制问题模型;考虑惯量参数的不确定性,利用自适应输出反馈控制原理,分别推导了轨道同步和姿态同步跟踪控制律.仿真算例表明在空间机器人惯量参数不确定和摄动作用下可以有效实现同步跟踪.     

主动自适应悬架机器人概念样机及其配置模型和方法

未来的空间探测要求机器人系统具备高可靠性、高移动性,以胜任未知非结构的地理环境。结合自适应悬架机器人和主动悬架机器人的优点,创新提出主动自适应悬架机器人的概念。它是一类具有主动配置功能的自适应悬架机器人,在一般复杂地形环境下,利用移动机构的超静定特性自适应地形,在极端复杂环境下,主动调整悬架结构等移动机构的运动配置适应地形变化,获取最佳移动性能。设计了一种六轮主动自适应悬架样机,可实现折叠、翻到后起身,建立了机器人移动性能综合评价模型,并给出了相应的配置模型和主动配置方法,通过主动配置可明显提高主动自适应悬架机器人的移动性能。     

差压式管道内检测机器人启动过程模拟仿真

基于CFD软件Fluent提供的计算方法,利用动网格技术和UDF(用户自定义函数),对差压式管道内检测机器人启动过程进行了动态模拟.该方法克服了以往静态研究的不足,更直观地反映了不同因素影响下机器人的启动情况.仿真结果表明:管内流体速度、机器人质量、管壁摩擦力、不同流体对机器人的启动过程都有明显影响.可为下一步研究机器...     

基于区块链的群机器人数据完整性与隐私性保护

群机器人通过多个机器人之间的信息交互实现协同控制,保证交互数据的私密性和不可篡改是群机器人系统安全可靠运行的关键。针对群机器人系统中存在的恶意数据篡改、重要信息泄露等潜在安全问题,提出了一种基于区块链技术的群机器人数据完整性与隐私性保护方案。首先,该方案利用去中心化的分布式账本保障群机器人系统数据的完整性,并针对区块链数据公开的特性,引入脱链加解密模块避免明文数据上链,提高了数据的隐私性。其次,考虑到区块链的运行条件和物理机器人在存储和计算能力方面的性能约束,提出采用轻节点方法来降低在物理机器人上运行区块链的存储和计算负担。最后,通过实验对方法进行了验证。结果表明,基于区块链技术的保护方法对群机器人数据完整性和隐私性具有较好的保护效果,且轻节点方法可实现区块链在机器人集群上的部署。