一种空间双机械臂系统运动协调控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种空间双机械臂系统运动协调控制方法，属于空间机械臂技术领域，本发明专利技术为了解决目前还没有针对于双机械臂的空间机械臂系统，以及现有的空间机械臂系统未考虑到机械臂与卫星本体间的协调关系，跟踪误差较高的缺点，而提出一种空间双机械臂系统运动协调控制方法。一种空间双机械臂系统运动协调控制方法，包括：构建空间双机械臂系统的运动学方程以及动力学方程；根据机械臂的初始位姿以及末端位姿，对空间双机械臂系统进行轨迹规划；通过PD控制器对空间双机械臂系统轨迹进行跟踪控制。本发明专利技术适用于空间机械臂控制系统。

Motion coordination control method of spatial double manipulator system

The invention relates to a method for controlling a space coordinated motion of dual arm robot system, which belongs to the technical field of space manipulator, the invention solves the problems that there is no space manipulator system for dual arm space robot system, and the existing without considering the coordination between the manipulator and the satellite body, the tracking error is high the shortcomings of proposed method of coordinated control of movement of a double space manipulator system. The motion control method, a double space manipulator system coordination including: Construction of double space manipulator kinematics equations and dynamics equations; according to the initial mechanical arm pose and the pose of the end effector trajectory planning of space manipulator system with double PD controller; tracking control of space manipulator system with double track. The invention is applicable to a space manipulator control system.

【技术实现步骤摘要】
一种空间双机械臂系统运动协调控制方法
本专利技术涉及一种空间双机械臂系统运动协调控制方法，属于空间机械臂

技术介绍
航天科技的发展，极大地改变了人类生活，空间技术的应用领域在近一、二十年中得到了飞速的拓展，除了在空间科学应用方面得到继续深化外，在空间对抗、空间服务等领域也对空间技术提出了新的需求和任务，其中对空间目标的在轨操作、交会对接技术由于在军事和民用领域上的潜在价值，正被各国广泛重视[1]。通过使用空间机械臂系统对空间合作/非合作目标进行操作，包括对发生故障失效的卫星、燃料耗尽寿命终结的卫星等合作/非合作目标实施在轨捕获、元器件更换、燃料加注、助推离轨等操作可极大地延长卫星的使用寿命，大幅节省卫星的研制成本，因而具有极大的应用价值。近年来，各航天大国及科研机构，如欧洲ESA、美国NASA、日本JAXA等通过使用空间机械臂技术对空间合作/非合作目标开展了大量的在轨验证项目。美国开展了“凤凰”计划，其主要目的是通过寻求对现有卫星发射方式、卫星部署方式的突破实现对空间资源的有效的再利用，凤凰计划的服务航天器系统可以利用系统上安装的空间机械臂装置，实现对弃用卫星的可以使用零部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间双机械臂系统运动协调控制方法，其特征在于，包括：步骤一、构建空间双机械臂系统的运动学方程以及动力学方程；步骤二、根据机械臂的初始位姿以及末端位姿，对空间双机械臂系统进行轨迹规划；步骤三、通过PD控制器对空间双机械臂系统轨迹进行跟踪控制。

【技术特征摘要】
1.一种空间双机械臂系统运动协调控制方法，其特征在于，包括：步骤一、构建空间双机械臂系统的运动学方程以及动力学方程；步骤二、根据机械臂的初始位姿以及末端位姿，对空间双机械臂系统进行轨迹规划；步骤三、通过PD控制器对空间双机械臂系统轨迹进行跟踪控制。2.根据权利要求1所述的空间双机械臂系统运动协调控制方法，其特征在于，步骤一具体包括：步骤一一、根据如下公式建立空间双机械臂系统的运动学方程：其中，N表示机械臂的总数；k表示第k个机械臂，且k为1或2；nk表示第k个机械臂的连杆个数；表示自由度为3×nk的实数空间；为第k个机械臂第i个连杆的质量；kik表示Jik的旋转方向的单位矢量，Jik为第k个机械臂中连接第i-1个连杆与第i个连杆的关节；pik表示关节Jik的位置矢量；为第k个机械臂的关节角速度向量；rik为连杆质心的位置矢量；步骤一二、根据如下公式建立空间双机械臂系统的动力学方程：其中M(q)为机械臂的广义惯性张量，q为空间机械臂系统关节角向量，为机械臂与基座相关的非线性力矩，为耦合系数矩阵，τ为控制力矩。3.根据权利要求1或2所述的空间双机械臂系统运动协调控制方法，其特征在于，步骤二具体包括：步骤二一、获取空间机械臂末端的初始状态最终状态和期望状态步骤二二、假设存在t，使得：其中，分别为第k条机械臂的关节角、角速度和角加速度；和分别为的下限值和上限值，和分别为的下限值和上限值、和分别为的下限值和上限值；t0为轨迹规划的初始时刻，tf...

【专利技术属性】
技术研发人员：李传江，陈亮名，邱爽，张米令，杜晔，孙延超，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23