小天体弱引力条件下的探测机器人移动控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种小天体弱引力条件下的探测机器人移动控制方法及装置，本发明专利技术方法包括首先对探测机器人进行平稳步态规划，在得到的足端轨迹的结束时刻添加用于确保探测机器人对小天体星表的夹持附着的主动附着偏置量Δr；然后将足端轨迹作为腿部期望位置，进行逆运动学解算得到各个关节的期望关节角，获取探测机器人各个关节的当前关节角，并计算各个关节的当前关节角、期望关节角之间的偏差，并将该偏差输入移动控制器得到关节输出控制力矩，通过关节输出控制力矩控制对应的关节，直至该偏差小于设定值。本发明专利技术能够在小天体的弱引力条件下，实现探测机器人在小天体表面上的稳定附着和移动，为探测任务的顺利开展创造前提条件。件。件。

【技术实现步骤摘要】
小天体弱引力条件下的探测机器人移动控制方法及装置


[0001]本专利技术属于空间机器人动力学与控制领域，具体涉及一种小天体弱引力条件下的探测机器人移动控制方法及装置。

技术介绍

[0002]目前，小天体探测已从飞越、伴飞探测发展到表面软着陆和采样返回探测。在此背景下，相比较于大型探测器，高性价比、低任务风险的空间机器人，特别是小型移动探测机器人成为国际上广泛认可的、极具前景的星表探测方案。
[0003]由于小天体的引力十分微弱，机器人在探测过程中面临着附着反弹、姿态失控等风险，给探测机器人在小天体表面进行移动探测带来巨大挑战。因此，要实现弱引力下足式机器人的移动探测，需对小天体的弱引力作用进行补偿，使机器人能够主动稳定附着在小天体表面。然而，当前已有的弱引力表面附着技术，如静电吸附、钻孔固定以及吸盘附着等，限制了探测机器人的移动探测能力，不利于拓展小天体探测任务的深度和广度。
[0004]针对小天体星表的弱引力条件，设计探测机器人的移动控制方法，是全新的问题，利用已有的相关技术需要解决的问题有：设计探测机器人移动步态规划方法，有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小天体弱引力条件下的探测机器人移动控制方法，其特征在于，包括：S101，对探测机器人进行平稳步态规划，规划得到的足端轨迹在竖直方向位移随时间变化分量Z(t)的计算函数表达式为：上式中，h为探测机器人的腿部摆动时能达到的最大高度，sgn为符号函数，t
swing
为探测机器人的腿部单次摆动时间，t为时间，f
E
(t)为中间变量函数，且有：f
E
(t)＝/t
swing
‑
(1/4)(4/t
swing
)；S102，在平稳步态规划得到的足端轨迹的结束时刻添加用于确保探测机器人对小天体星表的夹持附着的主动附着偏置量Δr；S103，将添加主动附着偏置量Δr后的足端轨迹作为腿部期望位置，进行逆运动学解算得到各个关节的期望关节角，获取探测机器人各个关节的当前关节角，并计算各个关节的当前关节角、期望关节角之间的偏差，并将该偏差输入移动控制器得到关节输出控制力矩，通过关节输出控制力矩控制对应的关节，直至该偏差小于设定值。2.根据权利要求1所述的小天体弱引力条件下的探测机器人移动控制方法，其特征在于，步骤S101中对探测机器人进行平稳步态规划时，规划得到的足端轨迹在前进方向位移随时间变化分量X(t)的计算函数表达式为：上式中，s为探测机器人的步长。3.根据权利要求1所述的小天体弱引力条件下的探测机器人移动控制方法，其特征在于，所述符号函数的计算函数表达式为：4.根据权利要求1所述的小天体弱引力条件下的探测机器人移动控制方法，其特征在于，所述主动附着偏置量Δr的计算函数表达式为：上式中，x
c
、y
c
和z
c
为探测机器人质心在参考坐标系的位置坐标；x
s
、y
s
和z
s
为探测机器人足端在参考坐标系的位置坐标，K为主动附着偏置量比例系数。5.根据权利要求1所述的小天体弱引力条件下的探测机器人移动控制方法，其特征在于，步骤S103进行逆运动学解算得到各个关节的期望关节角的函数表达式为：θ3：
θ2：θ1：上式中，θ1、θ2和θ3分别为探测机器人的根关节、髋关节和膝关节的关节角，θ
1,
()和θ
1,
()为θ1的不同期望关节角分量，θ
2,
()、θ
2,
()、θ
2,
()和θ
2,
()为θ2的不同期望关节角分量，θ
3,
()和θ
3,
()为θ3的不同期望关节角分量，atan为反正切函数，p
x
、p
y
和p
z
分别为足端轨迹在各向的位置；A和B为中间变量，a3为探测机器人的第3个关节的DH参数；s3＝sinθ3，s
3,i
＝sinθ
3,
，s
3,ii
＝sinθ
3,
，c3＝osθ3，c
3,
＝osθ

【专利技术属性】
技术研发人员：张斌斌，张仕林，王杰，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：