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文檔簡介
1、隨著空間技術的飛速發(fā)展,宇宙探索的不斷深入,人類對地球以外的宇宙環(huán)境有了更深層的認識。機器人技術的發(fā)展和空間應用,彰顯了機器人在未來宇宙探索中的巨大潛力,尤其是像人一樣具有靈活操作能力的類人機器人(本文稱為機器人宇航員),具有高靈活性和運動協(xié)調性,可以輔助人類宇航員完成空間站內外的設備維護和科學實驗,降低出艙風險;星體探索時,其具有更好的運動和環(huán)境適應能力。本文針對機器人宇航員在空間站和星體探索中的工作任務特點,開展全身協(xié)調運動的軌跡規(guī)
2、劃和雙臂作業(yè)過程中柔順控制方法的研究。
根據(jù)機器人宇航員的結構尺寸和自由度配置,建立了整體系統(tǒng)的運動學模型,基于系統(tǒng)各部分耦合關系,組建了右腿-腰-右臂運動鏈、右腿-腰-左臂運動鏈和左腿從動鏈。將位置級運動學與速度級運動學相結合,提出了微重力環(huán)境下整體式和分步式全身協(xié)調的運動規(guī)劃策略。為避免關節(jié)角度運動到極限位置,通過梯度投影法進行關節(jié)空間優(yōu)化,實現(xiàn)了各關節(jié)的避極限位置控制,并利用靈活性指標分析了避關節(jié)極限控制對機器人雙臂靈活
3、性的影響。依據(jù)雙臂的主從關系利用最速下降法和歐拉-軸角法規(guī)劃雙臂末端的運動軌跡,通過典型工況的仿真,驗證了策略的有效性。
對于機器人宇航員在行星表面應用的情況,需要考慮引力下的平衡問題。本文研究了引力環(huán)境下機器人宇航員保持平衡穩(wěn)定的條件,提出了利用機器人的COM(Center of Mass)位置間接調整控制ZMP(Zero Moment Point)位置的方法,達到機器人保持平衡穩(wěn)定的目的。針對雙臂進行作業(yè)時的運動協(xié)調及內力
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