【技术实现步骤摘要】
一种空间机器人的柔顺控制方法和地面实验验证系统
本专利技术涉及空间机器人的
，尤其涉及一种空间机器人的柔顺控制方法及地面实验验证系统。
技术介绍
随着科学技术的不断发展，人们对外太空的探索不断深入，空间中航天器的数量也越来越多。对太空垃圾的清理，故障航天器的维修，航天部件的更换等在轨服务任务成为人们探索太空的基本保障。由于太空环境复杂，仅依靠宇航员来进行在轨服务的成本代价过高，所以目前在轨服务技术越来越依赖于空间机器人的自主作业，而空间机器人柔顺控制是未来在轨服务工程化中的关键技术之一。空间机器人是指在外太空环境中运行的机器人，通常由基座飞行器和安装在基座上的机械臂组成。捕获技术是空间机器人自主在轨服务的基础，它是指两个航天器(目标航天器和跟踪航天器)同时在预定的轨道位置相遇并最终在结构上形成一个整体。根据捕获目标是否具有专门的捕获装置，可分为合作目标和非合作目标。合作目标自主交会对接技术发展相对较好，已广泛应用于空间站的维护和补给任务中。然而，轨道上存在着许多非合作目标，如在轨卫星、报废卫星、轨道碎片和一些军事任务目标。因此，非合作目标捕获技术是未来自主轨...
【技术保护点】
1.一种空间机器人的柔顺控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：获取所述空间机器人的机械臂末端工具与目标航天器之间的接触力；S2：根据所述接触力的大小确定柔顺度矩阵；S3：根据所述接触力和所述柔顺度矩阵确定所述机械臂末端工具的参考速度；S4：由所述机械臂末端工具的参考速度得到机械臂各关节的参考角速度，根据所述参考角速度控制所述机械臂各关节的内部电机的运动。
【技术特征摘要】
1.一种空间机器人的柔顺控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：获取所述空间机器人的机械臂末端工具与目标航天器之间的接触力；S2：根据所述接触力的大小确定柔顺度矩阵；S3：根据所述接触力和所述柔顺度矩阵确定所述机械臂末端工具的参考速度；S4：由所述机械臂末端工具的参考速度得到机械臂各关节的参考角速度，根据所述参考角速度控制所述机械臂各关节的内部电机的运动。2.如权利要求1所述的空间机器人的柔顺控制方法，其特征在于，步骤S2确定柔顺度矩阵Kr的方法为：Kr＝c0|Fe|其中，c0为常数，Fe为所述接触力。3.如权利要求2所述的空间机器人的柔顺控制方法，其特征在于，c0取值为0.002；通过PD控制算法控制所述机械臂各关节内部电机的运动。4.如权利要求2所述的空间机器人的柔顺控制方法，其特征在于，步骤S3包括：所述接触力Fe通过基于速度环的阻抗控制转换成所述机械臂末端工具的参考速度V：V＝KrFe。5.如权利要求2所述的空间机器人的柔顺控制方法，其特征在于，步骤S4包括：通过所述空间机器人的广义雅克比矩阵的逆J*-1和所述机械臂末端工具的参考速度V得到所述机械臂各关节的参考角速度即：6.一种地面实验验证系统，其特征在于，包括：机器人、机械臂末端工具、多维力传感器和处理器；所述多维力传感器分别与所述机器人和所述机械臂末端工具连接，并采集所述机械臂末端工具与环境之间的接触力在多维力传感器坐标系下X轴、Y轴、Z轴和绕X轴、绕Y轴、绕Z轴分量上的值；处理器，与所述机器人和所述多维力传感器通讯连接，用于接收所述机器人和所述多维力传感器的实时信息并实时发送运动控制指令给所述机器人和所述多维力传感器；对所述多维力传感器采集的所述接触力进行滑动均值滤波并补偿所述多维力传感器的零点漂移；对所述机械臂末端工具的重力进行补偿。7.如权利要求6所述的地面实验验证系统，其特征在于，所述滑动均值滤波包括如下：获得所述多维力传感器连续采集的n个数据a[n]＝{x1,x2…xn}，将这n个数据视为一组；此后，每采集一个数据x，便有如下操作：a[i-1]＝a[i]a[n-1]＝x其中，i＝1,2…n-1，n为自然数；对上述数据进行均值操作，便可得到滑动均值滤波后的所述接触力的值为：8.如权利要求6所述的地面实验验证系统，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘厚德，董伉伉，朱晓俊，高学海，王学谦，梁斌，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44
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