【技术实现步骤摘要】
一种基于双目视觉的空间机械臂在轨参数辨识系统
[0001]本专利技术涉及一种基于双目视觉的空间机械臂在轨参数辨识系统，属于机械臂运动学与动力学视觉测量与参数辨识领域。
技术介绍
[0002]空间机械臂是空间站重要支持设备之一，承担着舱段转位对接、悬停飞行器捕获和辅助对接、支持航天员出舱活动、舱外货物搬运、舱外状态检查、暴露平台实验载荷照料以及光学平台照料等任务。空间机械臂由于在发射过程中受到剧烈振动，在轨运行时其所在的极端环境与地面环境相差较大，不可避免的要引起空间机械臂结构和其它性能参数的变化，因此获得机械臂在轨参数非常重要。以航天飞机机械臂近30年的飞行数据为基础，MDA公司在加拿大II臂的研制和使用过程中已实现了基于全仿真的任务验证，并代替了基于硬件的验证。加拿大II臂抓捕“龙”飞船任务通过全仿真即实现了任务模拟与验证。
[0003]以上技术方法均通过机械臂自身传感器(如关节力矩、位置传感器，机械臂末端相机等)获得机械臂的运动与动力学信息，由于机械臂自身携带的传感器精度与测量范围受限而只能获取机械臂在有限范围内...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于双目视觉的空间机械臂在轨参数辨识系统，对机械臂进行在轨运动学及动力学参数的辨识，其特征在于：包括信息处理单元、GNC控制器、测控分系统、机械臂运动规划与控制分系统、地面信息处理分系统，其中：信息处理单元：接受GNC控制器发送的指令信号，控制双目相机对目标运动信息进行测量，并将双目相机发送的测量图像信息压缩处理后传输至测控分系统；所述指令信号包括相机曝光指数、采样频率信息；GNC控制器：根据地面测控信息，协同控制信息处理单元及机械臂运动规划与控制分系统，通过机械臂运动规划与控制分系统对机械臂运动进行控制，并通过信息处理单元对机械臂的运动进行信息测量；测控分系统：接收信息处理单元发送的图像信息，并于测控弧段内与地面信息处理分系统通信，将图像信息进行下传；机械臂运动规划与控制分系统：根据预设的机械臂路径控制机械臂的运动轨迹，实现机械臂在信息处理单元测量有效范围内的运动；地面信息处理系统：由图像信息获取机械臂上测量点的空间运动信息序列，并根据空间运动信息序列进行数据处理后获取的机械臂运动信息、机械臂动力学模型，确定机械臂在轨的实际动力学特性参数。2.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的空间机械臂在轨参数辨识系统，其特征在于：还包括看门狗模块，用于监测信息处理单元运行过程中的核心电压，当核心电压低于正常工作需求电压时，进行信息处理单元的复位重启，生成错误代码并发送GNC控制器。3.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的空间机械臂在轨参数辨识系统，其特征在于：所述信息处理单元包括指令接收单元、图像合成单元、曝光控制单元、图像压缩单元，其中：指令接收单元：接收GNC控制器的控制指令，实现对双目相机控制，发送曝光控制指令调整双目相机的曝光模式，包括主动曝光模式、自动曝光模式；图像合成单元：接收双目相机当前时刻输出的测量图像信息及测量噪声数据，将当前时刻数据及压缩处理后测量图像信息合成为单张清晰照片；曝光控制单元：接收GNC控制器的控制指令，对双目相机的曝光时间及曝光增益进行调整；图像压缩单元：接收图像合成单元发送的单张清晰照片进行灰度修正，并将图像进行压缩处理，将处理完成后图像信息传输至至测控分系统。4.根据权利要求3所述的一种基于双目视觉的空间机械臂在轨参数辨识系统，其特征在于：所述GNC控制器接收地面遥控指令，提取地面测控信息，对双目相机进行开关、加电、数据采集与运输，调用机械臂运动规划与控制分系统实现对机械臂在轨运动的控制，包括机械臂运动、停止、刹车、前进、倒退。5.根据权利要求4所述的一种基于双目视觉的空间机械臂在轨参数辨识系统，其特征
在于：所述地面信息处理系统包括双目图像地面解算平台，动力学参数辨识平台，其中：双目图像地面解算平台：获取图像信息获取机械臂上测量点的空间运动信息序列；动力学参数辨识平台：根据空间运动信息序列，确定机械臂在轨的实际末端位姿信息，与已知的机械臂动力学模型进行仿真对比，获取机械臂在轨的实际动力学特性参数。6.根据权利要求5所述的一种基于双目视觉的空间机械臂在轨参数辨识系统，其特征在于：所述双目图像地面解算平台中，利用双目相机对不同距离下非合作目标进行成像，获得目标的同时刻立体...
【专利技术属性】
技术研发人员：马炜，危清清，辛鹏飞，李德伦，张文明，曾磊，王友渔，王耀兵，胡成威，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：
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