The invention relates to a visual measurement of space manipulator trajectory planning method based on visual sensor measurement data, given the update cycle and the interpolation cycle is different, the first visual sensor information based on the upper level, then the upper planning based on the results of the electrical machine is lower level planning, trajectory planning in the two time scale alternate rolling, not only can make the space manipulator to the desired configuration in visual sensor information, and ensure the continuous and steady motion, so as to create favorable conditions for the stability of the visual sensor imaging, so as to improve the success rate of task space operation.
【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉测量的空间机械臂轨迹滚动规划方法
本专利技术属于空间机器人在轨维修维护领域,涉及一种基于视觉测量的空间机械臂运行轨迹的滚动规划方法。
技术介绍
在轨服务通常由配备有机械臂的追踪航天器(称之为空间机械臂系统)来完成。空间机械臂在视觉敏感器导引下实现对目标航天器的抓捕,并进行相应操作任务。机械臂轨迹的底层规划周期的时间尺度在亚毫秒级。然而,受制于目前星上图像处理硬件水平,视觉敏感器从采集目标图像到解算出目标相对于视觉敏感器坐标系的位置和姿态,通常需要几百毫秒左右的时间。机械臂底层轨迹规划周期与视觉敏感器位姿解算周期的不匹配会造成机械臂运动速度不连续,从而导致追踪航天器姿态抖动,影响视觉敏感器的成像质量,进而影响空间操作任务的成败。因此,在机械臂底层规划周期与视觉敏感器相对位姿解算周期不匹配的情况下,迫切需要一种能够实现空间机械臂运动连续平稳的轨迹规划方法。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种基于视觉测量的空间机械臂轨迹滚动规划方法,解决了空间机械臂底层轨迹规划周期与视觉敏感器位姿解算周期不匹配情况下的运动不平稳连续问题。本专利技术的技术方案是:一种基于视觉测量的空间机械臂轨迹滚动规划方法,步骤如下:1)将视觉敏感器获取的目标位姿表示在空间机械臂基座航天器坐标系中;2)获取空间机械臂末端执行器的位姿偏差;3)对空间机械臂运动轨迹进行以视觉敏感器位姿解算周期为时间尺度的粗规划;计算获得视觉敏感器的相邻两个位姿解算周期之间的关节速度,以及在视觉敏感器下一采样周期的关节位置;4)对空间机械臂运动轨迹进行以关节电机插补周期为时 ...
【技术保护点】
一种基于视觉测量的空间机械臂轨迹滚动规划方法,其特征在于步骤如下:1)将视觉敏感器获取的目标位姿表示在空间机械臂基座航天器坐标系中;2)获取空间机械臂末端执行器的位姿偏差;3)对空间机械臂运动轨迹进行以视觉敏感器位姿解算周期为时间尺度的粗规划;计算获得视觉敏感器的相邻两个位姿解算周期之间的关节速度,以及在视觉敏感器下一采样周期的关节位置;4)对空间机械臂运动轨迹进行以关节电机插补周期为时间尺度的细规划;计算获得关节电机在视觉敏感器位姿解算周期之间的关节速度和关节位置。
【技术特征摘要】
1.一种基于视觉测量的空间机械臂轨迹滚动规划方法,其特征在于步骤如下:1)将视觉敏感器获取的目标位姿表示在空间机械臂基座航天器坐标系中;2)获取空间机械臂末端执行器的位姿偏差;3)对空间机械臂运动轨迹进行以视觉敏感器位姿解算周期为时间尺度的粗规划;计算获得视觉敏感器的相邻两个位姿解算周期之间的关节速度,以及在视觉敏感器下一采样周期的关节位置;4)对空间机械臂运动轨迹进行以关节电机插补周期为时间尺度的细规划;计算获得关节电机在视觉敏感器位姿解算周期之间的关节速度和关节位置。2.根据权利要求1所述的一种基于视觉测量的空间机械臂轨迹滚动规划方法,其特征在于:所述步骤(1)的具体方法为:根据姿态敏感器给出的基座航天器在惯性系中的姿态θ,将视觉敏感器测量得到的目标位姿表示在空间机械臂基座航天器坐标系中,记为pt和Rt,即pt表示目标在空间机械臂基座航天器坐标系中的位置,Rt表示目标坐标系相对于空间机械臂基座航天器坐标系的姿态矩阵;将空间机械臂末端执行器坐标系原点在空间机械臂基座航天器坐标系中的位置记为pm,将末端执行器坐标系相对于空间机械臂基座航天器坐标系的姿态矩阵记为Rm。3.根据权利要求2所述的一种基于视觉测量的空间机械臂轨迹滚动规划方法,其特征在于:所述获取空间机械臂末端执行器的位姿偏差的具体方法为:计算得到空间机械臂末端执行器的位置误差Δp=pm-pt,姿态误差矩阵以ΔR对应的四元数的矢量部分表示空间机械臂末端执行器的姿态误差Δε,则空间机械臂末端执行器的位姿误差记为Δx=[ΔpΔε]T;根据当前时刻tk空间机械臂基座航天器在惯性系中的姿态θ和机械臂各关节位置q,得到空间机械臂相对于空间机械臂基座航天器坐标系的雅克比矩阵J(θ,q);角标k为自然数。4.根据权利要求3所述的一种基于视觉测量的空间机械臂轨迹滚动规划方法,其特征在于:所述步骤(3)的具体过程为:空间机械臂在视觉敏感器下一采样时刻tk+1=tk+ΔT前的关节速度为
【专利技术属性】
技术研发人员:徐拴锋,魏春岭,何英姿,朱志斌,唐强,张军,周扬,
申请(专利权)人:北京控制工程研究所,
类型:发明
国别省市:北京,11
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