基于非对称变结构的操作臂前向运动学定位方法技术
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种变结构空间运动学分析方法，尤其是涉及一种基于非对称变结构的操作臂前向运动学定位方法。
技术介绍
空间机械臂对太空作业环境具有自适应的特点，采用非对称变结构替代宇航员完成太空作业，比对称结构具备更安全、更灵巧、更精确的优势。在天基背景下，利用模块化设计思想，将多个非对称单模块并联而成的操作臂运动扩展分成多个非对称单模块平移旋转的叠加操作。关键的非对称单模块的前向运动学可通过分析该非对称并联变结构的几何结构，获得变结构的内在三角拓扑关系；进一步通过三角参数的变换，使得前向运动学约束方程(超越方程)转化为多项式方程，利用一个简单的代数对消过程实现多项式方程的求解；提取关键节点的角度参数表达式，利用变几何桁架操作臂的运动末端位姿向量表达式，计算期望位姿，在这一开环操作过程中，实现目标位姿的初步定位。空间平台的超近距相对姿态定位方法可以为卫星在进行普查太空垃圾、废旧卫星回收、卫星捕获等在轨维护任务过程中提供已方相对于平台的姿态信息，并对路径规划进行综合显示。经对现有技术的文献检索发现，加拿大联合美国NASA研究了一类对称VGT运动学，后来四川大学研究了自由度放大的不完全对称的变结构，但是限于高次多项式方程求解，这种变结构的应用受到一定限制。6自由度的平行操作臂末端执行器弯曲速度可表示成一类节点旋转扭矩的线性组合。并且通过逆置换分析，应用同伦延拓的算法可求解三角形八面体变几何桁架操作臂的运动末端位姿向量。但是作为这些对称变结构平行操作臂运动学定位方法，需要固定变结构单模块末端与底端，且末端与底端要求具备对称性，操作臂平台底端安装于被定位卫星上，由于...
【技术保护点】
一种基于非对称变结构的操作臂前向运动学定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，在操作空间范围内，初始化参数θ0、L0和X0，其中，θ0表示对应于角度参数集合Θ＝{θ1,θ2,θ3}的初始状态，L0表示对应于主动杆长参数集合L＝{L1,L2,L3}的初始状态，L1＝||A2B2||表示A2B2的长度，L2＝||B2C2||表示B2C2的长度，L3＝||A2C2||表示A2C2的长度，X0表示对应于操作臂移动平台的中心位置向量参数集合X＝{Xi|i＝1,…,n}的初始状态，n依赖非对称单模块个数；步骤2，通过模块化设计，将多个非对称单模块并联而成的操作臂运动扩展分成多个非对称单模块平移旋转的叠加操作；步骤3，根据Denavit‑Hartenberg方程，设计主动杆长参数L＝{L1,L2,L3}与角度参数Θ＝{θ1,θ2,θ3}之间的函数关系；步骤4，根据前向运动学约束方程，展开为超越方程，利用角度参数的变换，获得致密的多项式方程；步骤5，根据代数对消方法，利用参数迭代的方式求解最终的多项式方程，由于角度参数约束条件的限制，从多个多项式方程解中获得唯一可行解；步骤6，根据几何辅助线分析方...
【技术特征摘要】
1.一种基于非对称变结构的操作臂前向运动学定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，在操作...
【专利技术属性】
技术研发人员：敬忠良，徐启敏，胡士强，杨永胜，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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