一种微重力下飞行机器人轨迹规划与跟踪控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种微重力下飞行机器人轨迹规划与跟踪控制方法及系统，涉及飞行器控制技术领域，为解决现有方法在微重力‑常空气环境狭小空间下，易发生机器人与航天员或固定/漂浮物体发生碰撞的情况，无法保证机器人安全、平稳的飞行的问题。包括：建立障碍物模型，生成障碍区域和可通行路径；建立空间智能飞行机器人运动学、动力学模型；根据机器人机动能力和任务需求，设计运动状态和控制器约束；建立最优化目标函数，基于管状约束模型生成机器人运动轨迹，用于机器人跟踪；建立机器人姿态动力学模型；设计比例‑积分‑微分控制律对机器人姿态进行控制；建立飞轮卸载模型进行力矩卸载。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及飞行器控制，具体而言，涉及一种微重力下飞行机器人轨迹规划与跟踪控制方法及系统。

技术介绍

1、目前，辅助航天员执行太空作业任务的空间智能飞行机器人，在微重力环境监控、空间实验、航天员生命保障等方面发挥着不可或缺的作用。微重力环境空间智能飞行机器人及其控制方法的研究中，已基本实现了机器人的自主飞行能力，并在在轨试验中证明了其有效性和实用性。

2、然而在已有的微重力环境空间智能飞行机器人控制方案中，机器人与航天员或固定/漂浮物体的碰撞问题并未得到有效解决。尤其是在航天员的肢体运动过程中，若发生与机器人的碰撞，将造成极大的安全事故。因此，针对上述安全隐患，机器人如何规划具有安全性保障的通行轨迹以及对规划出的一系列预期轨迹进行稳定跟踪控制，是目前亟需突破的技术问题。

技术实现思路

1、本专利技术要解决的技术问题是：

2、现有的智能飞行机器人控制方法在微重力-常空气环境狭小空间下，易发生机器人与航天员或固定/漂浮物体发生碰撞的情况，无法保证机器人安全、平稳的飞行。

3、本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种微重力下飞行机器人轨迹规划与跟踪控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的微重力下飞行机器人轨迹规划与跟踪控制方法，其特征在于，步骤S110包括如下过程：

3.根据权利要求2所述的微重力下飞行机器人轨迹规划与跟踪控制方法，其特征在于，步骤S120包括如下过程：

4.根据权利要求3所述的微重力下飞行机器人轨迹规划与跟踪控制方法，其特征在于，步骤S130中所述未知障碍物躲避约束，具体为针对当运动路径中突然出现未能在远距离识别的障碍时，障碍未在地图中更新，轨迹规划算法无法立即更新轨迹引导机器人完成规避的情况；</p>

5.根据...

【技术特征摘要】

1.一种微重力下飞行机器人轨迹规划与跟踪控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的微重力下飞行机器人轨迹规划与跟踪控制方法，其特征在于，步骤s110包括如下过程：

3.根据权利要求2所述的微重力下飞行机器人轨迹规划与跟踪控制方法，其特征在于，步骤s120包括如下过程：

4.根据权利要求3所述的微重力下飞行机器人轨迹规划与跟踪控制方法，其特征在于，步骤s130中所述未知障碍物躲避约束，具体为针对当运动路径中突然出现未能在远距离识别的障碍时，障碍未在地图中更新，轨迹规划算法无法立即更新轨迹引导机器人完成规避的情况；

5.根据权利要求3所述的微重力下飞行机器人轨迹规划与跟踪控制方法，其特征在于，步骤s140中所述最优化目标函数，具体为：

6.根据权利要求5所述的微重力...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立宪，朱益民，杨嘉楠，丁一航，董逸飞，吴桐，吴闯，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：