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[发明专利]多软体臂空间目标消旋地面物理验证系统-CN202111015027.4有效
发明人：李晓琪;陈志鸿;王燕波;张俊宁;李常;杜宝森 -专利权人：北京精密机电控制设备研究所
申请日： 2021-08-31 - 公布日： 2023-05-09 - 主分类号： B25J19/00 文献下载
摘要：多软体臂空间目标消旋地面物理验证系统，抓捕者模拟器、空间目标模拟器、软体臂气浮支撑均放置在气浮平台上；至少两条软体机械臂的根部安装在所述抓捕者模拟器上；软体臂气浮支撑用于抵消软体机械臂所受重力以及减小软体机械臂材料特性导致的变形下垂，在地面重力环境下使软体机械臂末端与空间微重力环境下软体机械臂末端运动规律一致；抓捕者模拟器、空间目标模拟器均通过气足作用使其处于空间微重力环境；目标控制器用于根据惯性测量单元IMU实时测量结果控制空间目标模拟器降维度模拟空间捕获目标的直线运动及自旋运动；所述抓捕控制器用于根据实时测量的抱持力控制所述软体机械臂抓抱空间目标模拟器，并对空间目标模拟器进行消旋。
软体空间目标地面物理验证系统

[发明专利]一种空间柔性抓捕系统地面物理验证装置及方法-CN202211321275.6在审
发明人：李晓琪;陈志鸿;段嘉琪;杜宝森;李通通 -专利权人：北京精密机电控制设备研究所
申请日： 2022-10-26 - 公布日： 2023-04-04 - 主分类号： B64G4/00 文献下载
摘要：本申请公开了一种空间柔性抓捕系统地面物理验证装置及方法，涉及空间机器人地面试验验证领域，包括外框架；目标驱动机构，包括驱动目标以垂直于地面方向为轴线进行转动的旋转驱动装置、驱动目标和旋转驱动装置一同沿着垂直于地面方向移动的竖直驱动装置，目标通过第一拉线连接于旋转驱动装置；柔性抓捕系统，包括软体臂、安装板、软体臂驱动机构，安装板连接于外框架，软体臂一端固定连接于安装板上，软体臂另一端通过第二拉线与柔性臂驱动系统连接；软体臂驱动机构用于控制第二拉线拉动软体臂的位置和角度、以使软体臂捕获目标。能够在地面环境中实现模拟空间微重力环境进行试验验证。
一种空间柔性抓捕系统地面物理验证装置方法

[发明专利]用于空间机械臂系统的控制器驱动器半物理仿真验证系统-CN202211442038.5在审
发明人：张浩;杨泽林;杨涛;赵剑;李通通;杜宝森 -专利权人：北京精密机电控制设备研究所
申请日： 2022-11-15 - 公布日： 2023-03-21 - 主分类号： G05B17/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于空间机械臂系统的控制器驱动器半物理仿真验证系统，包括：实物系统和仿真系统；实物系统包括：空间机械手控制器、关节驱动器和关节单机；仿真系统包括：控制器模拟模块、关节驱动器模拟模块和Vrep机械臂仿真模块，分别用于模拟空间机械手控制器、关节驱动器和关节单机的相关功能；关节驱动器模拟模块，用于模拟关节驱动器的相关功能；Vrep机械臂仿真模块，用于模拟关节单机的相关功能。本发明旨在解决空间机械臂系统各分系统高耦合度带来的功能验证难度，设计分系统的仿真软件与相应硬件以及仿真模型搭建起多个半物理仿真子系统，从而完成完整控制系统的功能解耦，各子系统具备独立调试以及联合调试的能力。
用于空间机械系统控制器驱动器物理仿真验证

[发明专利]一种步进电机锁紧机构驱动控制系统-CN202210664809.9在审
发明人：杨泽林;张浩;李通通;赵剑;杨涛;杜宝森 -专利权人：北京精密机电控制设备研究所
申请日： 2022-06-13 - 公布日： 2023-01-24 - 主分类号： H02P8/14 文献下载
摘要：本发明公开了一种步进电机锁紧机构驱动控制系统，包括：重复锁紧机构和控制驱动系统；其中，所述控制驱动系统包括步进电机、第一限位开关、第二限位开关、第三限位开关、第四限位开关和控制驱动单元；所述控制驱动单元采集到所述第一限位开关和所述第二限位开关中任意一个限位开关触发的状态，则表明所述重复锁紧机构锁紧到位；所述第三限位开关和所述第四限位开关互为冗余备份，所述第三限位开关和所述第四限位开关均与所述重复锁紧机构相连接；所述控制驱动单元采集到所述第三限位开关和所述第四限位开关中任意一个限位开关触发的状态，则表明所述重复锁紧机构解锁到位。本发明保证了锁紧的稳定性。
一种步进电机机构驱动控制系统

[发明专利]一种冗余机械臂零空间避障规划方法-CN202210333465.3在审
发明人：李通通;杨涛;杨泽林;杜宝森;赵剑;张浩;王燕波 -专利权人：北京精密机电控制设备研究所
申请日： 2022-03-30 - 公布日： 2022-07-29 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明涉及一种冗余机械臂零空间避障规划方法，属于机械臂避障设计领域；利用机械臂零空间的旋转轴和臂形角的参考平面建立臂型面坐标系AX′Y′Z′；将障碍物进行三维建模，利用机械臂基坐标系BXYZ与障碍物的空间关系，将障碍物向臂型面坐标系AX′Y′Z′的X′Y′平面投影；利用机械臂基坐标系BXYZ与臂型面坐标系AX′Y′Z′的空间关系，将障碍物在机械臂基坐标系BXYZ内的投影转化到臂型面坐标系AX′Y′Z′的X′Y′平面内；上述三维模型简化为二维空间后，利用臂形角与障碍物的二维几何关系进行避障计算；本发明将三维空间简化为二维空间，包括障碍物的简化以及避障空间的简化，计算量大大降低。
一种冗余机械空间规划方法

[发明专利]一种面向二维空间摩擦应用的主动摩擦末端执行器-CN201811457893.7有效
发明人：李常;刘嘉宇;杜宝森;李晓琪;王昊 -专利权人：北京精密机电控制设备研究所
申请日： 2018-11-30 - 公布日： 2021-09-07 - 主分类号： B25J15/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种面向二维空间摩擦应用的主动摩擦末端执行器，包括摩擦球、摩擦球动力装置、摩擦球约束装置和线性模组离合装置。摩擦球动力装置，用于提供摩擦球二维方向滚动动力；摩擦球约束装置，为处于自由空间内的摩擦球提供全向约束，固定连接在空间目标操控机构的末端，在空间目标操控机构的驱动下携带摩擦球移动，线性模组离合装置，在摩擦球未与抓捕对象接触时，控制摩擦球动力装置与摩擦球分离，使摩擦球与抓捕对象表面接触被动跟随旋转；当摩擦球与抓捕对象表面完全接触后，控制摩擦球动力装置与摩擦球接触，使摩擦球在全向滚动动力的作用下运动；摩擦球，通过与抓捕对象接触在接触面上产生的摩擦力实现对接触对象的运动控制。
一种面向二维空间摩擦应用主动末端执行

[发明专利]一种用于空间目标操控的全向主动摩擦末端执行器-CN201811457901.8有效
发明人：李常;刘嘉宇;杜宝森;李晓琪;王昊 -专利权人：北京精密机电控制设备研究所
申请日： 2018-11-30 - 公布日： 2021-08-10 - 主分类号： B25J15/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于空间目标操控的全向主动摩擦末端执行器，包括摩擦球、摩擦球动力装置、摩擦球约束装置和线性模组离合装置。摩擦球动力装置，用于提供摩擦球全向滚动动力；摩擦球约束装置，为处于自由空间内的摩擦球提供全向约束，固定连接在空间目标操控机构的末端，在空间目标操控机构的驱动下携带摩擦球移动，线性模组离合装置，在摩擦球未与抓捕对象接触时，控制摩擦球动力装置与摩擦球分离，使摩擦球与抓捕对象表面接触被动跟随旋转；当摩擦球与抓捕对象表面完全接触后，控制摩擦球动力装置与摩擦球接触，使摩擦球在全向滚动动力的作用下运动；摩擦球，通过与抓捕对象接触在接触面上产生的摩擦力实现对接触对象的运动控制。
一种用于空间目标操控全向主动摩擦末端执行

[发明专利]一种空间大型目标翻滚特性微重力模拟装置-CN201811409405.5有效
发明人：刘嘉宇;杜宝森;李晓琪;李常 -专利权人：北京精密机电控制设备研究所
申请日： 2018-11-23 - 公布日： 2020-11-20 - 主分类号： B64G7/00 文献下载
摘要：一种空间大型目标翻滚特性微重力模拟装置，包括底座、机械臂和目标模拟器。机械臂基座固定在底座上，末端设计有球轴承，机械臂通过球轴承支撑起目标模拟器；目标模拟器用于模拟空间碎片六自由度的微重力运动特性，并实时采集自身的位置姿态数据反馈给机械臂；机械臂根据目标模拟器反馈的自身位置姿态数据，实时调整各关节的运动速度和末端球轴承位置，实现对目标模拟器速度、位置和姿态控制的地面演示验证。本发明能够对大体积大质量空间目标在空间六自由度的微重力运动特性进行模拟，能够实现对多臂联合操控空间碎片目标的地面演示验证。
一种空间大型目标翻滚特性重力模拟装置

[发明专利]一种面向大型翻滚目标的多轮臂空间机器人-CN202010525493.6在审
发明人：李常;杜宝森;王燕波;李晓琪;吕博瀚 -专利权人：北京精密机电控制设备研究所
申请日： 2020-06-10 - 公布日： 2020-10-09 - 主分类号： B25J15/00 文献下载
摘要：一种面向大型翻滚目标的多轮臂空间机器人，属于电学技术领域。本多轮臂发明由通用型机械臂和全自由度主动摩擦末端执行器组成。三个耦合的欧姆尼轮由三个伺服电机驱动，与摩擦球紧密接触，实现摩擦球的六自由度全向控制。摩擦球由全向轴承约束与抓捕对象接触，通过接触产生的摩擦力实现对接触对象的控制。本发明解决了非合作目标的自旋运动被动消旋抓捕问题。该末端执行器通过一个可以全向控制的摩擦球与抓捕对象表面接触，通过多条机械臂的协同控制实现抓捕对象的抓捕和操控。
一种面向大型翻滚目标多轮臂空间机器人

[发明专利]一种基于串联机械臂的接触与非接触融合测量系统及方法-CN201710719310.2有效
发明人：刘嘉宇;邓涛;杨泽林;张科;孙力;乔玉京;杜宝森 -专利权人：北京精密机电控制设备研究所
申请日： 2017-08-21 - 公布日： 2020-09-18 - 主分类号： B25J19/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于串联机械臂的接触与非接触融合测量系统及方法。该系统包括计算机控制系统、旋转平台、深度视觉相机、机械臂以及力传感器。该方法首先通过深度视觉相机获取物体在世界坐标系中的位置P相机，然后计算机控制系统根据该位置控制机械臂运动至被测物体处，根据力传感器的压力值获取被测物体在世界坐标系中的位置P机械臂。对P相机与P机械臂进行融合，得到真实位置P。本发明能够对被测物体的位置进行精确测量，且不对物体造成结构性的损伤，保证后续能够直接使用该位置信息。
一种基于串联机械接触融合测量系统方法

[发明专利]空间机械臂变负载情况的全维度地面物理验证系统及方法-CN201811457842.4有效
发明人：李晓琪;刘嘉宇;杜宝森;刘书选 -专利权人：北京精密机电控制设备研究所;中国运载火箭技术研究院
申请日： 2018-11-30 - 公布日： 2020-08-14 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：空间机械臂变负载情况的全维度地面物理验证系统及方法，属于空间机器人地面试验验证技术领域。本发明通过设计变负载空间机械臂的全维度地面验证技术，能够模拟三维空间里空间机器人变负载过程中基座的位姿变化情况，验证空间机器人变负载情况下控制算法的可行性和有效性，解决了现有地面试验系统无法模拟三维空间里空间机械臂变负载情况下位姿变化的问题。
空间机械负载情况维度地面物理验证系统方法

[发明专利]基于电流力矩混合传感的机械臂关节柔性控制装置及方法-CN201710719964.5有效
发明人： 杜宝森;刘书选;刘嘉宇;杨涛;张科;邓涛;邹河彬 -专利权人：北京精密机电控制设备研究所;中国运载火箭技术研究院
申请日： 2017-08-21 - 公布日： 2019-11-29 - 主分类号： B25J9/12 文献下载
摘要：本发明基于电流力矩混合传感的机械臂关节柔性控制装置及方法，包括关节驱动控制器、关节电流传感器模块、关节力矩传感器模块；关节电流传感器模块采集关节电机三相电流，当三相电流发生变化时，关节力矩传感器模块开始采集力矩数据，并送至关节驱动控制器；关节驱动控制器根据力矩数据判断关节是否受到外力作用；当判断受到外力作用时，关节电流传感器模块采集关节电机驱动电路的功率电流，关节驱动控制器根据采集到的关节电机驱动电路的功率电流计算获得计算机械臂关节的运动角度，并控制机械臂关节运动。
基于电流力矩混合传感机械关节柔性控制装置方法

[发明专利]一种用于空间机器人安全捕获的装置-CN201610779702.3有效
发明人：刘嘉宇;朱成林;邓涛;张栩曼;杜宝森;范庆麟 -专利权人：北京精密机电控制设备研究所;中国运载火箭技术研究院
申请日： 2016-08-30 - 公布日： 2018-11-02 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于空间机器人安全捕获的装置，该装置包括：机械臂、六维力/力矩传感器、缓冲器、末端执行器和信号处理单元；其中，所述六维力/力矩传感器与所述机械臂的末端相连接；所述缓冲器包括第一金属板、阻尼导轨、弹簧器、微动开关和第二金属板；所述信号处理单元分别与所述机械臂、所述六维力/力矩传感器、所述微动开关和所述末端执行器相连接。本发明提高了捕获目标物体的成功率，减小了机械臂的损坏风险。
一种用于空间机器人安全捕获装置

[发明专利]一种用于空间机器人推进的装置-CN201610779776.7有效
发明人：刘嘉宇;朱成林;杨涛;邓涛;杜宝森;张栩曼 -专利权人：北京精密机电控制设备研究所;中国运载火箭技术研究院
申请日： 2016-08-30 - 公布日： 2018-08-31 - 主分类号： B64G4/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于空间机器人推进的装置，该装置包括本体、储气罐、减压阀、稳压气容、比例控制阀、推进器、控制器和空间机械臂；其中，所述本体与所述空间机械臂相连接；所述储气罐、所述减压阀和所述稳压气容设置于所述本体内，所述储气罐、所述减压阀和所述稳压气容依次通过气管相连接；所述比例控制阀设置于所述空间机械臂内，所述控制器设置于所述本体内，所述比例控制阀的一端通过气管与所述稳压气容相连接，所述控制器与所述比例控制阀的引脚相连接；所述推进器设置于所述空间机械臂的末端，所述推进器通过气管与所述比例控制阀的另一端相连接。本发明通过推力的大小、方向和作用点提升了空间机器人的机动性和灵活性。
比例控制阀储气罐减压阀压气空间机器人所述空间机械臂推进器气管控制器体内空间机械臂控制器设置作用点引脚

[实用新型]一种用于空间机器人推进的装置-CN201621008868.7有效
发明人：刘嘉宇;朱成林;杨涛;邓涛;杜宝森;张栩曼 -专利权人：北京精密机电控制设备研究所;中国运载火箭技术研究院
申请日： 2016-08-30 - 公布日： 2017-05-10 - 主分类号： B64G4/00 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种用于空间机器人推进的装置，该装置包括本体、储气罐、减压阀、稳压气容、比例控制阀、推进器、控制器和空间机械臂；其中，所述本体与所述空间机械臂相连接；所述储气罐、所述减压阀和所述稳压气容设置于所述本体内，所述储气罐、所述减压阀和所述稳压气容依次通过气管相连接；所述比例控制阀设置于所述空间机械臂内，所述控制器设置于所述本体内，所述比例控制阀的一端通过气管与所述稳压气容相连接，所述控制器与所述比例控制阀的引脚相连接；所述推进器设置于所述空间机械臂的末端，所述推进器通过气管与所述比例控制阀的另一端相连接。本实用新型通过推力的大小、方向和作用点提升了空间机器人的机动性和灵活性。
一种用于空间机器人推进装置

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