雙臂空間機器人捕獲目標的協(xié)調控制.pdf

1、自由漂浮模式下的空間機器人技術是航天器在軌服務的一項關鍵技術。相對于單臂空間機器人,雙臂空間機器人具有更大的工作空間、更強的負載能力等。針對雙臂空間機器人目標捕獲的過程,本文分析了雙臂空間機器人運動學與動力學的建模,設計了雙臂空間機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器人的系統(tǒng)組成及運動模式。按抓捕目標的先后順序,定義了同時操作模式與單臂操作、另一臂鎖定模式。運用

2、廣義雅可比矩陣法推導了雙臂空間機器人的運動學模型。對比了雙臂空間機器人系統(tǒng)在ADAMS與SimMechanics兩款動力學仿真軟件中的結果。
　　通過SimMechanics建模,搭建了Simulink環(huán)境下的雙臂空間機器人自主在線連續(xù)路徑規(guī)劃仿真系統(tǒng)。在控制器設計中,采用PD控制產生關節(jié)的驅動力矩。路徑規(guī)劃部分,將機械臂的期望速度方向設為末端與目標的方向矢量,運用速度級運動學逆解,轉化為關節(jié)空間內關節(jié)角的期望值,從而規(guī)劃機械臂關

3、節(jié)角運動。設計了雙臂空間機器人同時捕獲靜止目標、依次捕獲靜止目標與運動目標捕獲三種情況的仿真系統(tǒng)。在依次捕獲靜止目標的過程中,需要重新計算首個機械臂的末端連桿與目標捕獲后形成的新連桿的參數(shù)。在仿真過程中,對未執(zhí)行抓捕的機械臂的關節(jié)角鎖定。
　　針對在抓捕目標的過程中機械臂對基座所造成的擾動,提出了在不消耗燃料的情況下控制基座位姿的方法。將線動量與角動量守恒方程分開考慮,線動量守恒用于設計平衡臂的規(guī)劃,保持基座位置固定;角動量守恒用