一种用于自组装任务的空间机械臂柔顺装配控制方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种用于自组装任务的空间机械臂柔顺装配控制方法，包括：获得漂浮基座空间机械臂正向动力学模型；依据所述漂浮基座空间机械臂正向动力学模型，获得舱体组装过程的封闭链结构动力学方程；依据所述舱体组装过程的封闭链结构动力学方程，获得空间机械臂自组装封闭链结构关节空间动力学方程；依据所述空间机械臂自组装封闭链关节空间的动力学方程，获得空间机械臂自组装封闭链结构操作空间阻抗控制模型；依据所述自组装空间机械臂阻抗控制模型，获得空间机械臂自组装封闭链结构的阻抗控制规律。根据本发明专利技术实施例提供的技术方案，可实现控制机械臂输出力矩的同时完成封闭链结构的柔顺阻抗控制，保证舱体‑机械臂‑底座组成的封闭链结构的位置和姿态的柔顺稳定，从而实现空间机械臂稳定可靠进行舱体自组装任务的目标。

A Flexible Assembly Control Method for Space Manipulators for Self-Assembly Tasks

The embodiments of the present invention provide a flexible assembly control method for space manipulators for self-assembly tasks, including: obtaining the forward dynamic model of the floating base space manipulator; obtaining the closed chain structural dynamic equation of the cabin assembly process based on the forward dynamic model of the floating base space manipulator; and obtaining the closed chain structural dynamic formula of the cabin assembly process according to the closed chain structural dynamic formula of the cabin assembly process. According to the dynamic equation of the space manipulator self-assembled closed-chain joint space, the space impedance control model of the space manipulator self-assembled closed-chain structure is obtained. According to the impedance control model of the space manipulator self-assembled closed-chain structure, the impedance of the space manipulator self-assembled closed-chain structure is obtained. Control law. According to the technical scheme provided by the embodiment of the present invention, the flexible impedance control of the closed chain structure can be realized while the output torque of the manipulator is controlled, and the position and attitude of the closed chain structure composed of the cabin, the manipulator and the base can be flexible and stable, thus achieving the goal of stable and reliable self-assembly of the space manipulator.

【技术实现步骤摘要】
一种用于自组装任务的空间机械臂柔顺装配控制方法
本专利技术涉及空间机器人柔顺装配控制技术，尤其涉及一种用于自组装任务的空间机械臂柔顺装配控制方法。
技术介绍
目前，中国载人航天工程已全面转入空间站阶段，在空间站的构建、运行和维护过程中，需要利用空间机械臂辅助完成舱体组装、舱外货物搬运和安装、暴露平台实验载荷照料(主要是大型实验模组的插拔)以及悬停的飞行器辅助对接等操作任务。在上述在轨操作任务过程中，安装在空间站基座上的空间机械臂需要操作具有大质量和大惯量的待组装物体(如舱体、悬停飞行器、舱外货物及大型实验载荷等)与基座(用于安装机械臂的空间站本体)表面相应的接口进行装配，即空间机械臂需要完成大负载在轨自组装任务。空间机械臂在执行在轨自组装任务过程中，整个系统处于自由漂浮状态，当大负载目标与航天器基座发生碰撞时，较大的冲击力会造成舱体破坏，位置失控等影响，因此需要减小碰撞力，提供组装过程中的柔顺性。因此，面向大负载在轨自组装任务，开展自组装过程中的空间机械臂柔顺控制方法研究，对于未来进一步的空间探索，特别是空间机械臂的在轨应用具有十分重要的科学意义和理论价值。现有空间舱体装配过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于自组装任务的空间机械臂柔顺装配控制方法，其特征在于,所述方法包括：获得漂浮基座空间机械臂正向动力学方程；依据所述漂浮基座空间机械臂正向动力学方程，获得舱体组装过程的封闭链结构动力学方程；依据所述舱体组装过程的封闭链结构动力学方程，获得空间机械臂自组装封闭链结构关节空间动力学方程；依据所述空间机械臂自组装封闭链关节空间的动力学方程，获得空间机械臂自组装封闭链结构操作空间阻抗控制模型；依据所述自组装空间机械臂阻抗控制模型，获得空间机械臂自组装封闭链结构的阻抗控制规律。

【技术特征摘要】
1.一种用于自组装任务的空间机械臂柔顺装配控制方法，其特征在于,所述方法包括：获得漂浮基座空间机械臂正向动力学方程；依据所述漂浮基座空间机械臂正向动力学方程，获得舱体组装过程的封闭链结构动力学方程；依据所述舱体组装过程的封闭链结构动力学方程，获得空间机械臂自组装封闭链结构关节空间动力学方程；依据所述空间机械臂自组装封闭链关节空间的动力学方程，获得空间机械臂自组装封闭链结构操作空间阻抗控制模型；依据所述自组装空间机械臂阻抗控制模型，获得空间机械臂自组装封闭链结构的阻抗控制规律。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述漂浮基座空间机械臂正向动力学方程，获得舱体组装过程的封闭链结构动力学方程，包括：其中，为基座的加速度项，为机械臂关节角速度，cb,cm分别为基座及机械臂速度依赖的非线性项，Fb是核心舱所受的扰动外力和外力矩，τ为机械臂关节输出力矩，Jb和Jm分别为描述与与映射关系的雅克比矩阵，FT是舱体组装过程中所产生的碰撞力和摩擦力的合力，reh为接触点指向目标舱质心的向量表示。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，依据所述舱体组装过程的封闭链结构动力学方程，获得空间机械臂自组装封闭链结构关节空间动力学方程，包括：其中，为空间机械臂相对于关节的惯性张量矩阵，为机械臂关节加速度，为关节速度依赖项，τ为机械臂关...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈钢，郭振宇，王一帆，周昱城，申岳，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11