[發明專利]一種空間機械臂應急操作方法

有效

• 申請號: 201711238341.2
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108015767B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 陳鋼;林燕芳;王一帆;孫漢旭;黃旭東;羅寧
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B64G4/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明實施例提供了一種空間機械臂應急操作方法，包括：空間站上操作物的區域及空間機械臂工作空間的預處理，獲得所需操作物的區域劃分和空間機械臂的無碰撞工作空間；依據空間機械臂中間構型網絡構建，獲得所需空間機械臂中間構型集；依據預處理和空間機械臂中間構型集，設計一種空間機械臂應急操作方法，完成空間機械臂應急操作的任務。根據本發明實施例提供的技術方案，以實現空間機械臂應急操作的任務。

【技術領域】

本發明涉及針對空間操作物的機械臂快速路徑規劃技術，特別涉及一種空間機械臂應急操作方法。

【背景技術】

21世紀以來，國內外對機器人技術的發展越來越重視。機器人技術被認為是對未來新興產業發展具有重要意義的高新技術之一。國內外產業界對機器人技術研究給予極大的重視。國內外產業界對機器人技術引領未來產業發展也寄予厚望。由此可見，機器人技術是未來高新技術、新興產業發展的基礎之一，對于航空航天領域具有重要意義。

由于太空任務的繁重性，需要更多的操作物在太空環境中進行艙外活動。如對空間站各個艙段進行組裝、檢修、維護；航天器的交會對接；故障衛星漂浮在空間站等。但是操作物難免因任務緊迫性，需要將其應急操作到指定位置。由于空間機械臂在空間站上可達范圍廣，可操作性強，由此借助空間機械臂將操作物應急操作到指定位置。因此，研究一種空間機械臂應急操作方法具有理論意義和現實意義。

【發明內容】

有鑒于此，本發明實施例提供了一種空間機械臂應急操作方法，以實現操作物需要應急返回到指定位置時空間機械臂具備快速地操作功能。

本發明實施例提供了一種方法，包括：

一種空間機械臂應急操作方法，其特征在于，所述方法包括：

依據操作物的區域和空間機械臂工作空間的預處理，獲得所需操作物的區域的劃分和空間機械臂的無碰撞工作空間；

依據空間機械臂中間構型網絡構建，獲得所需空間機械臂中間構型集；

依據預處理和空間機械臂中間構型集，設計一種空間機械臂應急操作方法，完成空間機械臂應急操作的任務。

上述方法中，所述操作物的區域的劃分至少包括：

操作物的區域的表面柵格化，采用OSG的三維引擎的線段求交方法，并設置掃描精度對操作物的區域進行表面散點采樣，得到操作物的區域表面散點集合文件。根據操作物的區域大小，對區域表面的每個散點進行歸類，劃分成若干個區域。

上述方法中，所述空間機械臂的無碰撞工作空間至少包括：

空間機械臂的無碰撞工作空間，通過蒙特卡洛法獲取機械臂工作空間，結合碰撞檢測算法，將機械臂與機械臂自身碰撞構型及機械臂與環境碰撞的構型剔除。

上述方法中，所述空間機械臂中間構型集構建至少包括：

空間機械臂的安全構型集是通過空間機械臂的無碰撞工作空間中任意構型采用避障路徑規劃算法成功規劃到操作物的區域的構型集合；

空間機械臂的匹配構型集是采用線性加權和法算法，以距離和關節行程作為優化指標。再根據操作物的區域劃分和優化指標，對空間機械臂的匹配構型集篩選到每個區域都對應最優地空間機械臂的匹配構型，所組成的集合是空間機械臂的中間構型集。

上述方法中，所述一種空間機械臂應急操作方法至少包括：

設計一種空間機械臂應急操作方法，利用空間機械臂應急操作方法將操作物運送到指定位置。其中，操作物和空間機械臂的狀態分析包括操作物位置和空間機械臂工作狀態的情況，判斷操作物位置是否在空間機械臂可達工作范圍內。因此，基于操作物的工作區域預處理和構建空間機械臂中間構型集，設計一種空間機械臂應急操作方法。

本發明實施例的技術方案具有以下有益效果：