空間合作目標(biāo)捕獲裝置的研究.pdf

1、空間機(jī)器人是機(jī)器人領(lǐng)域的重要研究方向之一?？臻g手爪是空間機(jī)器人為了完成任務(wù)所必須的末端執(zhí)行器?？臻g環(huán)境如失重、漂浮、高低溫、高真空、高能粒子輻射等，對(duì)空間手爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、感知系統(tǒng)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)研究、視覺反饋、地面仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等都提出了更嚴(yán)格的要求。本文結(jié)合國(guó)家“863”專項(xiàng)課題，針對(duì)空間合作目標(biāo)捕獲要求，研究了HIT/DLR空間機(jī)器人手爪及合作目標(biāo)捕獲接口，并研究了基于手眼視覺反饋的抓握策略與路徑規(guī)劃。

2、>　　HIT/DLR空間手爪的設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，即組成手爪的關(guān)鍵零部件采用整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)通用的電機(jī)、軸承、電源、控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等，提高了機(jī)器人系統(tǒng)的通用性和可靠性。針對(duì)大范圍捕獲任務(wù)，設(shè)計(jì)了具有快速捕獲和調(diào)速能力的三指形直驅(qū)手指。手爪具有對(duì)±40mm(三軸)和±30o(X軸)、±90o(Y軸)、±45o(Z軸)大范圍位姿偏差捕獲接口的捕獲能力，具有很高的功能可靠性。創(chuàng)新設(shè)計(jì)的自鎖機(jī)構(gòu)，給手爪提供了足夠的反向制動(dòng)扭矩。捕獲接口與手

3、爪配合設(shè)計(jì)，V形槽和雙手指斜楔結(jié)構(gòu)的采用，配合帶圓頭的削邊捕獲手柄，使手爪具備了較高的定位精度。
　　為了提高手爪的自主性，手爪里引入了豐富的傳感器系統(tǒng)。手眼像機(jī)是機(jī)器人系統(tǒng)里最重要的傳感器之一，本文研究了視覺測(cè)量原理以及基于測(cè)量原理的視覺結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，充分利用手眼相機(jī)的視場(chǎng)范圍。
　　在抓握過程中，空間機(jī)器人和微型目標(biāo)器之間存在殘余速度，加之視覺、通訊和處理的時(shí)延，空間手爪和微型目標(biāo)器把手之間會(huì)存在一個(gè)較大的誤差，通過研究