雙臂空間機(jī)器人捕獲目標(biāo)的協(xié)調(diào)控制.pdf

1、自由漂浮模式下的空間機(jī)器人技術(shù)是航天器在軌服務(wù)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。相對(duì)于單臂空間機(jī)器人,雙臂空間機(jī)器人具有更大的工作空間、更強(qiáng)的負(fù)載能力等。針對(duì)雙臂空間機(jī)器人目標(biāo)捕獲的過程,本文分析了雙臂空間機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)的建模,設(shè)計(jì)了雙臂空間機(jī)器人的自主在線連續(xù)路徑規(guī)劃仿真系統(tǒng),并且分析了保證基座位姿穩(wěn)定的平衡控制方法。
　　首先定義了雙臂空間機(jī)器人的系統(tǒng)組成及運(yùn)動(dòng)模式。按抓捕目標(biāo)的先后順序,定義了同時(shí)操作模式與單臂操作、另一臂鎖定模式。運(yùn)用

2、廣義雅可比矩陣法推導(dǎo)了雙臂空間機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。對(duì)比了雙臂空間機(jī)器人系統(tǒng)在ADAMS與SimMechanics兩款動(dòng)力學(xué)仿真軟件中的結(jié)果。
　　通過SimMechanics建模,搭建了Simulink環(huán)境下的雙臂空間機(jī)器人自主在線連續(xù)路徑規(guī)劃仿真系統(tǒng)。在控制器設(shè)計(jì)中,采用PD控制產(chǎn)生關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)力矩。路徑規(guī)劃部分,將機(jī)械臂的期望速度方向設(shè)為末端與目標(biāo)的方向矢量,運(yùn)用速度級(jí)運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解,轉(zhuǎn)化為關(guān)節(jié)空間內(nèi)關(guān)節(jié)角的期望值,從而規(guī)劃?rùn)C(jī)械臂關(guān)

3、節(jié)角運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)了雙臂空間機(jī)器人同時(shí)捕獲靜止目標(biāo)、依次捕獲靜止目標(biāo)與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕獲三種情況的仿真系統(tǒng)。在依次捕獲靜止目標(biāo)的過程中,需要重新計(jì)算首個(gè)機(jī)械臂的末端連桿與目標(biāo)捕獲后形成的新連桿的參數(shù)。在仿真過程中,對(duì)未執(zhí)行抓捕的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)角鎖定。
　　針對(duì)在抓捕目標(biāo)的過程中機(jī)械臂對(duì)基座所造成的擾動(dòng),提出了在不消耗燃料的情況下控制基座位姿的方法。將線動(dòng)量與角動(dòng)量守恒方程分開考慮,線動(dòng)量守恒用于設(shè)計(jì)平衡臂的規(guī)劃,保持基座位置固定;角動(dòng)量守恒用