[發明專利]一種空間非合作翻滾目標的大容差捕獲方法及系統

有效

• 申請號: 201710093383.5
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106892137B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 閆磊;胡忠華;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: B64G4/00
• 分類號: B64G4/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 唐致明

1.一種空間非合作翻滾目標的大容差捕獲方法，其特征在于，包括以下步驟：

雙臂空間機器人系統獲取空間翻滾目標局部位置的視覺信息，并選取可行抓捕區域；

所述系統判斷參考機械臂的末端位姿是否滿足抓捕條件；

若不滿足抓捕條件，所述系統測量所述目標的位姿并預測目標的運動，控制參考機械臂的運動以及組合機械臂的協同運動，進而控制機械臂對期望抓捕區域進行位姿跟蹤與抓捕；

若同時滿足參考機械臂的位姿跟蹤條件以及組合機械臂的協同約束條件時，則系統實現對翻滾目標的抓捕鎖緊；

所述方法還包括通過機械臂末端工具與抓捕區域形成面接觸，從而實現對目標衛星的抓捕；

滿足抓捕鎖緊的條件為：所述參考機械臂末端工具位于期望抓捕區域，且所述末端工具的法向量與期望抓捕面垂直。

2.根據權利要求1所述的空間非合作翻滾目標的大容差捕獲方法，其特征在于：所述抓捕條件還包括：所述各機械臂的末端中心點與抓捕點的位置容差E_p滿足以下邊界約束條件，

E_p：{0≤x_e-x_c≤a；0≤y_e-y_c≤a；z_e-z_c＝0}；

其中{x_e,y_e,z_e}和{x_c,y_c,z_c}分別代表各個抓捕面上任意點以及抓捕面幾何中心點的位置；a為正方形抓捕區域的邊長。

3.根據權利要求2所述的空間非合作翻滾目標的大容差捕獲方法，其特征在于，所述抓捕條件還包括：所述各機械臂末端工具的姿態與抓捕點的姿態容差E_r滿足如下約束：

E_r：{(α 0 0)；α∈[-π,π]}；

其中α表示采用Z-Y-X歐拉角表示的末端抓捕工具與抓捕點在Z軸方向上的姿態偏差。

4.根據權利要求3所述的空間非合作翻滾目標的大容差捕獲方法，其特征在于：當不滿足抓捕條件時，所述系統通過計算得到表示機械臂末端法向量與抓捕面法向量指向偏差的轉軸和轉角，進而得到機械臂末端的期望角速度及速度。

5.根據權利要求4所述的空間非合作翻滾目標的大容差捕獲方法，其特征在于：所述系統通過相對雅克比矩陣控制兩機械臂的各關節協同運動。

6.一種空間非合作翻滾目標的大容差捕獲系統，其特征在于，用于執行如權利要求1所述的一種空間非合作翻滾目標的大容差捕獲方法，包括：

第一模塊，用于執行步驟雙臂空間機器人系統獲取空間翻滾目標局部位置的視覺信息，并選取可行抓捕區域；

第二模塊，用于執行步驟所述系統判斷參考機械臂的末端位姿是否滿足抓捕條件；

第三模塊，用于執行步驟若不滿足抓捕條件，所述系統測量所述目標的位姿并預測目標的運動，控制參考機械臂的運動以及組合機械臂的協同運動，進而控制機械臂對期望抓捕區域進行位姿跟蹤與抓捕；

第四模塊，用于執行步驟若同時滿足參考機械臂的位姿跟蹤條件以及組合機械臂的協同約束條件時，則系統實現對翻滾目標的抓捕鎖緊。