空间机械臂抓捕非合作目标的多面体碰撞动力学分析方法技术

本发明专利技术一种空间机械臂抓捕非合作目标的多面体碰撞动力学分析方法，包括如下步骤：步骤1，建立空间机械臂的动力学模型；步骤2，将空间机械臂的末端表示为多个多面体的组合，将非合作目标表示为一个多面体；依次将表示空间机械臂末端的多个多面体对表示非合作目标的一个多面体进行碰撞检测，检测两个不同多面体是否碰撞；若无碰撞则重复步骤2，若有碰撞则检测两个不同多面体的碰撞交点；步骤3，根据两个不同多面体的碰撞交点，通过非线性阻尼模型对空间机械臂抓捕非合作目标过程中的碰撞力进行求解；步骤4，将碰撞力代入到动力学方程中得到抓捕过程中的碰撞响应。本发明专利技术设计合理，实施简单，分析计算保真度高，更加接近实际情况。

【技术实现步骤摘要】
一种空间机械臂抓捕非合作目标的多面体碰撞动力学分析方法
本专利技术涉及空间机器人的碰撞动力学求解分析，具体为一种空间机械臂抓捕非合作目标的多面体碰撞动力学分析方法。
技术介绍
碰撞是一种复杂的物理现象，发生在两个或多个物体相碰时。碰撞过程具有瞬时性，伴随着巨大的碰撞力和快速的能量消耗，同时出现大的加速及减速运动。在机械系统的分析与设计中这一现象必须被考虑。到目前为止，已经有很多文献对接触动力学模型进行了研究，可以被分为两类：离散和连续模型。离散方法，也称为冲量-动量法，假定碰撞过程中的接触力持续时间极短碰撞体的布局没有发生变化。动力学分析分为两个阶段：碰撞前和碰撞后，通过模型可以给出碰撞后物体的运动状态。一般用于刚体碰撞分析，很难用于柔性体或多点接触和间歇接触。连续方法，是基于相互作用力以一种连续方式作用。通过建立接触力模型求解得到连续的接触力，在碰撞阶段将接触力添加到运动方程来分析碰撞响应。这种方法可以更好的描述摩擦建模的真实行为。已有很多不同的模型用于描述两个接触体表面的相互作用力。第一个模型是由Hertz提出的，采用了一种弹性理论用于计算局部嵌入深度，没有使用阻尼。嵌入深度与接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间机械臂抓捕非合作目标的多面体碰撞动力学分析方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤1，建立空间机械臂的动力学模型；动力学模型包括运动学方程与动力学方程；步骤2，将空间机械臂的末端表示为多个多面体的组合，将非合作目标表示为一个多面体；依次将表示空间机械臂末端的多个多面体对表示非合作目标的一个多面体进行碰撞检测，检测两个不同多面体是否碰撞；若无碰撞则重复步骤2，若有碰撞则检测两个不同多面体的碰撞交点；步骤3，根据两个不同多面体的碰撞交点，通过非线性阻尼模型对空间机械臂抓捕非合作目标过程中的碰撞力进行求解；步骤4，将求解得到的碰撞力代入到空间机械臂的动力学方程中得到抓捕过程中的碰撞响应。

【技术特征摘要】
1.一种空间机械臂抓捕非合作目标的多面体碰撞动力学分析方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤1，建立空间机械臂的动力学模型；动力学模型包括运动学方程与动力学方程；步骤2，将空间机械臂的末端表示为多个多面体的组合，将非合作目标表示为一个多面体；依次将表示空间机械臂末端的多个多面体对表示非合作目标的一个多面体进行碰撞检测，检测两个不同多面体是否碰撞；若无碰撞则重复步骤2，若有碰撞则检测两个不同多面体的碰撞交点；步骤3，根据两个不同多面体的碰撞交点，通过非线性阻尼模型对空间机械臂抓捕非合作目标过程中的碰撞力进行求解；步骤4，将求解得到的碰撞力代入到空间机械臂的动力学方程中得到抓捕过程中的碰撞响应。2.根据权利要求1所述的一种空间机械臂抓捕非合作目标的多面体碰撞动力学分析方法，其特征在于，步骤1中，采用空间向量法建立空间机械臂的动力学模型。3.根据权利要求2所述的一种空间机械臂抓捕非合作目标的多面体碰撞动力学分析方法，其特征在于，步骤1中，所述的空间机械臂包括依次连接基座、关节和末端执行器，基座为自由漂浮状态；则空间机械臂的运动学方程为，其中，Jg为空间机械臂的广义雅克比矩阵，包含基座的速度、角速度及各关节速度，代表末端执行器的速度；则空间机械臂的动力学方程为，其中，和H分别为基座和机械臂的广义惯性矩阵，F为基座与机械臂的耦合惯性矩阵，a0和分别代表基座...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗建军，许若男，王明明，袁建平，朱战霞，罗成，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61