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[发明专利]一种空间机器人用关节可靠性验证方法-CN202110217423.9有效
发明人：白美;姜水清;马如奇;危清清;辛鹏飞;王储;王康;刘鑫;张沛;李剑飞 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2021-02-26 - 公布日： 2023-08-15 - 主分类号： G06F30/17 文献下载
摘要：本发明公开了一种空间机器人用关节可靠性验证方法，首先确定所述关节在各任务阶段下的工作模式、工作时间及工作环境，建立关节的任务剖面表；然后建立关节的可靠性模型；确定关节可靠性R的特征量为关节的输出圈数X；确定关节可靠性R的特征量的分布规律；确定进行关节可靠性验证试验的关节样品的状态和数量；确定关节样品的试验环境条件和试验工况：最后根据确定的关节样品的状态、关节样品的数量n、试验环境条件及试验工况，对用户提供的关节可靠性R进行验证试验；本发明能够建立关节的可靠性模型，确定关节可靠性的特征量及其分布规律，综合关节的任务剖面表，设计可靠性验证方案，解决关节样品验证高可靠指标要求的技术问题。
一种空间机器人关节可靠性验证方法

[发明专利]一种四自由度机械臂视觉伺服控制方法-CN202110211376.7有效
发明人：梁常春;张沛;周东;姜水清;张红军;陈磊;郑燕红;金晟毅;赵志晖;史伟 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2021-02-25 - 公布日： 2023-08-04 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种四自由度机械臂视觉伺服控制方法，能够运动控制过程中低重力环境下柔性机械臂高精度定位控制问题，实现无人自主定位。该方法包括如下步骤：首先将机械臂的整臂模式设置为视觉伺服模式，在每个视觉伺服模式的控制周期内均判断视觉测量位姿数据是否有效，若连续多个周期无效，则机械臂停止运动，整臂模式转换为伺服待机模式，关节控制模式转换为位置伺服模式。在每个视觉伺服模式的控制周期内，若视觉测量位姿数据有效，关节控制模式处于速度控制模式，计算并输出规划的末端四维速度VW_POR；然后通过运动学逆解求得规划关节角速度和规划关节角位置，并作为控制指令进行输出，用于控制关节在下一控制周期的角速度和角位置。
一种自由度机械视觉伺服控制方法

[发明专利]一种基于虚拟传感器的足式机器人地形感知方法-CN202010070559.7有效
发明人：吴爽;危清清;陈磊;张沛;王储;刘宾;姜水清;李德伦;刘鑫;白美 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2020-01-21 - 公布日： 2023-04-07 - 主分类号： G06N3/08 文献下载
摘要：一种基于虚拟传感器的足式机器人地形感知方法，属于机器人感知领域，包括如下步骤：S1、建立触地检测神经网络模型和土壤分类机器学习模型；S2、在不同地形、不同步态条件下，采集足式机器人的腿关节的角度、腿关节的角速度、电机电流、腿与地面的接触力数据作为样本；S3、利用S2中采集的样本，对触地检测神经网络模型和土壤分类机器学习模型进行训练；S4、将S3中训练后的触地检测神经网络模型和土壤分类机器学习模型作为足式机器人的地形感知系统，用于地形感知。本发明方法能够提高机器人的行走稳定性和运动能力，同时增强机器人的鲁棒性及其行为的可靠性；此外简化了机器人的硬件，降低了设计、加工和维护成本。
一种基于虚拟传感器机器人地形感知方法

[发明专利]一种两侧夹持式冲击作动装置-CN202010097149.1有效
发明人：张伟伟;姜水清;刘荣凯;王灏;姜生元 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2020-02-17 - 公布日： 2023-03-21 - 主分类号： G01N1/08 文献下载
摘要：本发明提供了一种两侧夹持式冲击作动装置，包括中心筒、导向段、内外连接环、空间凸轮和受冲击件，中心筒的末端通过内外连接环与导向段连接，空间凸轮套设在中心筒的下部且通过轴承与导向段连接，在中心筒内从上到下依次布置有储能弹簧、冲击锤、夹持滑块、滑台和复位弹簧；夹持滑块设置两个，且两个夹持滑块之间设有间隙，均滑动设置在滑台的滑槽内，冲击锤包括冲击锤本体和冲击夹块，受冲击件的一端自中心筒的上端面竖直插入中心筒内，并依次穿过储能弹簧、冲击锤、两个夹持滑块之间的间隙、滑台和复位弹簧后伸出导向段。本发明实现1×1mm2截面尺寸量级下的任意构型受冲击件的冲击作动，可有效减小由于冲击到硬物引起的回弹现象。
一种两侧夹持冲击装置

[发明专利]一种面向星球剖面探测的火工作动式射孔器-CN202211490082.3在审
发明人：张伟伟;姜生元;马如奇;姜水清;肖俊孝;彭祥飞;唐钧跃;史小明 -专利权人：哈尔滨工业大学;北京空间飞行器总体设计部;川南航天能源科技有限公司
申请日： 2022-11-25 - 公布日： 2023-03-07 - 主分类号： G01N1/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种面向星球剖面探测的火工作动式射孔器，涉及月壤水冰样本采样的技术领域，解决了采样的过程中，通过射孔器发射的射孔弹对月壤水冰层的侵彻造孔不能够满足采样器所需的采样空间及总体载荷的质量条件，同时射孔弹在发射过程中的燃烧残留物泄露会对原位月壤水冰造成污染等问题，火工作动射孔弹由高效能侵彻弹体单元、高效能火工作动单元、发射单元与接口单元四大部分组成，可实现高强度月壤水冰的侵彻射孔，对于高强度的月壤水冰材料侵彻深度＞160mm，可实现低后做力夹持发射，侵彻体发射速度＞350m/s，弹孔直径＞15mm，发射后坐力＜5N，可实现驱动火药燃烧产物的高效能密封，污染物泄露＜8.62×10‑19g，可长期在低温环境条件下存储。
一种面向星球剖面探测工作动式射孔器

[发明专利]一种弹片式地外天体表层壤取样机构和取样方法-CN201911061129.2有效
发明人：林云成;杨旭;危清清;李德伦;王康;姜水清;张运;王瑞;容启亮;陈志梁 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2019-11-01 - 公布日： 2022-10-21 - 主分类号： G01N1/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种弹片式地外天体表层壤取样机构和取样方法，该取样机构，包括：固定支架、外壳体、弹片丝杠、转动盘机构、弹片螺母、转动盘挡片、推样机构和8个弹片；固定支架设置在外壳体内；固定支架分别与外壳体和弹片丝杠通过轴承连接；转动盘机构的中心孔穿过双肋结构后、水平设置在外壳体内；弹片螺母和转动盘挡片设置在转动盘机构与双肋结构之间；8个弹片的底部分别通过螺钉连接在转动盘机构上；推样机构设置在8个弹片围城的腔体内、并通过螺母结构与固定支架连接。本发明克服了目前取样机构是否成功取样受限于天体壤密实度的问题。
一种弹片天体表层取样机构方法

[发明专利]一种摩擦阻尼式足端机构-CN202010463721.1有效
发明人：丁亮;葛力源;高海波;邓宗全;张元;陈明;王琪;姜水清;危清清 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2020-05-27 - 公布日： 2022-09-09 - 主分类号： F16J15/52 文献下载
摘要：本发明提供了一种摩擦阻尼式足端机构，包括足端芯部机构和套设在所述足端芯部机构上的密封组件，且所述足端芯部机构的顶端和底端分别从所述密封组件的两端伸出，并分别与所述密封组件的两端密封连接。本发明通过设置密封组件，以对足端芯部机构进行保护和防尘，有效避免了足端芯部机构因其内设置的各部件的连接处进入灰尘而导致足式机器人运动性能降低甚至足端芯部机构相关部件受损的情况发生，即提升了足式机器人的摩擦阻尼式足端机构的密封性，从而提升了足式机器人对多尘环境的适应能力，保障了足式机器人通过摩擦阻尼式足端机构进行各项工作时的稳定性。
一种摩擦阻尼式足端机构

[发明专利]一种月球极区深层水冰采样探测装置-CN202011193369.0有效
发明人：马如奇;倪文成;姜水清;辛鹏飞;王储;高翔宇 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2020-10-30 - 公布日： 2022-08-26 - 主分类号： G01N1/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种月球极区深层水冰采样探测装置，包括：机械臂、探测弹、采样组件及控制单元；探测弹、采样组件及控制单元均安装在机械臂上；机械臂用于通过本身构型的变化来控制探测弹的侵彻角度及采样组件的空间位姿，且机械臂上设有与探测弹连接的机电接口，机电接口与所述控制单元电气连接；探测弹用于接收控制单元的起爆指令后，控制探测弹的弹头以动能侵彻方式潜入到探测区域的预定深度，弹头侵入过程中形成的孔道作为采样组件的采样通道；采样组件用于在机械臂辅助下进入采样通道内，对采样通道侧壁上的探测对象进行样品采集；本发明能够对以月球极区深层水冰采样为代表的地外天体进行低能耗、小反力、低热扰动快速采集及原位探测。
一种月球深层采样探测装置

[发明专利]一种月球表面采样机械臂关节-CN202110210583.0有效
发明人：王康;姜水清;张沛;彭兢;马如奇;陈明;史伟;王耀兵 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2021-02-25 - 公布日： 2022-07-29 - 主分类号： B25J17/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种月球表面采样机械臂关节，该关节包括电机、行星减速器、谐波减速器、输出端组件以及触月传感组件；电机、行星减速器、谐波减速器以及输出端组件沿竖直方向从上到下依次设置且依次传动连接，电机产生的驱动力通过输出端组件的输出轴输出；输出轴的轴心线沿水平方向设置；触月传感组件固定连接于输出端组件的外周侧，用于反馈触碰月面信号。上述关节具有月面触碰感知功能，可实现采样过程中机械臂与月表之间的接触感知。
一种月球表面采样机械关节

[发明专利]一种永磁同步电机无传感器控制方法以及装置-CN202110211351.7有效
发明人：张沛;周东;王康;梁常春;姜水清;马如奇;林云成;刘鑫 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2021-02-25 - 公布日： 2022-07-29 - 主分类号： H02P6/18 文献下载
摘要：本发明提出一种永磁同步电机无传感器控制方法以及装置，在控制过程中不需要电机转子位置传感器和反电动势检测电路，降低了硬件复杂度；通过产生幅值可调的旋转定子磁场，实现电机转子的加减速控制，在无电机转子位置传感器的情况下，仍然可以使电机正常运转；通过检测磁链扇区的变化计算电机角度，通过差分和平滑滤波计算电机转速，在无电机转子位置传感器的情况下，仍然可以获得电机转速信息。本发明方法通过测量三相电机中的两相绕组电流计算磁链角度，并根据磁链角度判断磁链扇区；根据磁链扇区、转动方向指令、加减速指令生成PWM信号，使电机定子绕组产生旋转磁场，控制电机转动，并根据磁链扇区的变化计算电机转速，经平滑滤波输出。
一种永磁同步电机传感器控制方法以及装置

[发明专利]一种地外天体采样探测工具-CN202110206580.X有效
发明人：马如奇;姜水清;张沛;潘博;桑毅;倪文成;辛鹏飞;王储;危清清 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2021-02-24 - 公布日： 2022-03-25 - 主分类号： G01N1/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种地外天体采样探测工具，包括：丝杠传动件、刀座和采样刀；驱动组件A的输出轴和丝杠传动件平键连接，丝杠传动件穿过驱动组件B中心的通孔，与钻头组件固接；驱动组件B的输出轴与采样刀传动组件A平键连接，采样刀传动组件A与采样刀传动组件B花键连接，采样刀传动组件B与两个以上采样刀分别形成螺旋副；壳体与丝杠传动件同轴安装，且后端开口并固定在驱动组件B上，壳体中前端设两个以上刀座导向槽，每个刀座导向槽后端的壳体上设样品室封装头；刀座同轴套装在丝杠传动件上，一端与丝杠传动件形成丝杠螺母副，另一端与采样刀对应设置两个以上样品室，并同轴套装在采样刀传动组件B上，采样刀槽设置在刀座的中部并向后倾斜。
种地天体采样探测工具

[发明专利]一种机器人足端机构-CN202010462317.2有效
发明人：高海波;丁亮;葛力源;陈明;姜水清;危清清;张元;王琪;邓宗全 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2020-05-27 - 公布日： 2021-08-27 - 主分类号： B62D57/032 文献下载
摘要：本发明提供了一种机器人足端机构，包括足底结构、足踝结构和第一阻尼结构，所述足底结构位于所述足踝结构的下方并与所述足踝结构转动连接，所述第一阻尼结构设置在所述足踝结构上，且所述足踝结构适于在受到冲击时发生形变并挤压所述第一阻尼结构，所述第一阻尼结构适于在受到挤压时吸收冲击的能量。本发明的机器人足端机构通过在足踝结构上设置第一阻尼结构，使得足端机构与地面发生冲击时能够促使第一阻尼结构发生形变，以便第一阻尼结构在形变过程中吸收足端机构与地面之间产生的冲击能量，从而减少足端机构在着陆时受到的冲击，并不会在足端机构离开地面时对足端机构造成二次冲击，提高了足端机构的着陆缓冲性能。
一种机器人机构

[发明专利]一种摩擦传动式地外天体壤采集机构-CN201910809576.5有效
发明人：林云成;杨旭;张沛;姜水清;容启亮;陈志梁;高瑞文;王康;张运 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2019-08-29 - 公布日： 2021-08-17 - 主分类号： G01N1/08 文献下载
摘要：本发明提供一种摩擦传动式地外天体壤采集机构，能够对大块天体壤进行切削，进而实现对大块天体壤颗粒的采集；同时无需单独配置振动电机便可解决密封和低重力环境下放样排空率不足的问题。该采集机构包括主壳体、挖掘模块和耦合模块；其中挖掘模块用于实现天体壤的挖掘，耦合模块通过不同振幅的振动耦合密封、切削和放样功能，具体为：耦合模块中的伸缩下铲具备小振及大振功能，小振可在样品需要密封时，滤振掉多余月壤，便于密封，放样时，小振可提高排空率；大振可切削大块颗粒天体壤，便于采集颗粒样品，且持续大振规避了伸缩下铲连续伸出与天体壤的作用力超过设计值传递到机械臂导致机械臂损伤问题。
一种摩擦传动天体采集机构

[发明专利]一种柔性钢带驱动器-CN202010245265.3有效
发明人：姜生元;姜水清;张伟伟;崔江磊;刘君巍;段骁航;苏小波 -专利权人：哈尔滨工业大学;北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2020-03-31 - 公布日： 2021-07-20 - 主分类号： B65H75/44 文献下载
摘要：一种柔性钢带驱动器，属于机电一体化技术领域。本发明解决了现有的采用直线驱动方式实现直线运动输出的结构存在的体积过大、空间利用率低的问题。主动传动轴通过电机及减速器控制动作，每个主动传动轴上均套装有主动摩擦轮，每个从动传动轴上均套装有从动摩擦轮，且两个从动摩擦轮对应与两个主动摩擦轮配合，尺囊转动装设在壳体内的上部，其上盘设的柔性钢带由上至下穿设在主动摩擦轮与从动摩擦轮之间的间隙，通过主动摩擦轮的转动，带动柔性钢带伸出或收回，壳体的底部竖直开设有通孔，当柔性钢带伸出时，柔性钢带穿过所述通孔，位于最下方的从动摩擦轮的一端部固装有用于检测柔性钢带速度和位移的检测装置。
一种柔性驱动器

[发明专利]一种应用于表取采样机械臂的视觉测量系统及方法-CN202110217983.4在审
发明人：杜晓东;陈磊;姜水清;陈阳;邓政中;马如奇;周东;史伟;彭兢 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2021-02-26 - 公布日： 2021-07-09 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种应用于表取采样机械臂的视觉测量系统及方法，视觉测量系统包括远摄相机、近摄相机、远摄相机视觉特征、近摄相机视觉特征及图像处理单元；远摄相机设置在表取采样机械臂臂杆上，近摄相机设置在表取采样机械臂末端上；远摄相机视觉特征、近摄相机视觉特征位于样品容器附近，通过视觉特征分别建立相机与样品容器之间的相对位姿关系；图像处理单元对远摄相机、近摄相机进行成像控制，接收远摄相机、近摄相机的图像数据，对图像数据进行处理计算出样品容器相对于机械臂末端的位姿关系，并将位姿关系发送给机械臂运动控制单元进行处理，控制机械臂完成相应操作。本发明能够实现大柔性机械臂放样以及样品容器转移任务中的相对测量。
一种应用于采样机械视觉测量系统方法

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