[發明專利]利用空間機械手操作系統實現人機協同擰松螺釘操作方法

有效

• 申請號: 201810159679.7
• 申請日: 2018-02-26
• 公開（公告）號: CN108161940B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 劉伊威;劉宏;金明河;倪風雷;李志奇;范春光;李重陽;劉冬雨
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

1.一種利用空間機械手操作系統實現人機協同擰松螺釘操作方法，所述的空間機械手操作系統包括支架(1)、機械手(2)、維修操作平臺組件(3)及全局相機(4)，所述的機械手(2)包括機械臂(2-1)、靈巧手(2-2)和連接法蘭盤(2-3)，所述的連接法蘭盤(2-3)、機械臂(2-1)及靈巧手(2-2)依次連接，所述的維修操作平臺組件(3)包括電動工具固定筒(3-1)、被操作螺釘(3-2)及維修操作平臺(3-3)，所述的電動工具固定筒(3-1)固定在維修操作平臺(3-3)上，所述的被操作螺釘(3-2)擰固在維修操作平臺(3-3)上，所述的維修操作平臺(3-3)與支架(1)固定連接；所述的連接法蘭盤(2-3)與支架(1)固定連接，機械手(2)位于維修操作平臺組件(3)的上方，所述的全局相機(4)固定在支架(1)上并位于維修操作平臺組件(3)的側上方；其特征在于：所述的方法包括如下步驟：

步驟一：航天員示教擰被操作螺釘(3-2)工作位置；

電動工具(5)插裝在維修操作平臺組件(3)的電動工具固定筒(3-1)內，位置點定義為A1，航天員抓握電動工具(5)，并將電動工具(5)從電動工具固定筒(3-1)內提出，將對準工裝(6)放在電動工具(5)的刀頭(5-4)前端，之后，放置在被操作螺釘(3-2)上，借助對準工裝(6)保證電動工具(5)的刀頭(5-4)與被操作螺釘(3-2)對準，電動工具(5)的刀頭(5-4)與被操作螺釘(3-2)之間的間距為20mm，此時，電動工具(5)的刀頭(5-4)位置定義為A4；

步驟二：全局相機(4)識別航天員示教后的電動工具(5)位姿；

航天員借助對準工裝(6)實現電動工具(5)的刀頭(5-4)與被操作螺釘(3-2)的對準、固定間距后，全局相機(4)根據電動工具(5)上的視覺靶標(5-3)識別電動工具(5)相對機械手(2)的位姿，并將電動工具(5)的該位姿傳給機械手(2)，用于機械手(2)的運動；航天員完成示教后，將電動工具(5)重新置于維修操作平臺組件(3)的電動工具固定筒(3-1)內；

步驟三：機械手(2)自主擰松被操作螺釘(3-2)；

(a)在下達旋擰被操作螺釘(3-2)任務指令后，機械臂(2-1)、靈巧手(2-2)上電，機械臂(2-1)為位置控制模式、靈巧手(2-2)為阻抗控制模式，機械臂(2-1)由初始位置運動到抓握電動工具(5)的位置A1后，靈巧手(2-2)完成抓握電動工具(5)操作；

(b)靈巧手(2-2)在A1位置抓握電動工具固定筒(3-1)內電動工具(5)后，機械臂(2-1)沿垂直方向上提150mm，定義為A2位置；

(c)機械臂(2-1)運動到被操作螺釘(3-2)正上方100mm的A3位置；

(d)到達A3位置后，全局相機(4)測量電動工具(5)的刀頭(5-4)相對靈巧手(2-2)的位姿，機械臂(2-1)運動到被操作螺釘(3-2)正上方20mm的A4位置；

(e)機械臂(2-1)由位置控制模式轉換為阻抗控制模式，并由位置A4垂直向下運動20mm，到達被操作螺釘(3-2)位置A5后，電動工具(5)的刀頭(5-4)插入被操作螺釘(3-2)；

(f)靈巧手(2-2)扣動電動工具(5)的扳機(5-2)，實現擰松被操作螺釘(3-2)操作；

(g)靈巧手(2-2)完成擰松被操作螺釘(3-2)操作后，機械臂(2-1)垂直向上運動100mm，至位置點A3；

(h)靈巧手(2-2)由阻抗控制切換至位置控制模式，機械臂(2-1)運動到電動工具固定筒(3-1)正上方150mm的A2位置；

(i)機械臂(2-1)垂直向下運動150mm，至A1位置；

(j)靈巧手(2-2)松開電動工具(5)、電動工具(5)進入電動工具固定筒(3-1)內，機械臂(2-1)垂直向上運動150mm；

(k)機械臂(2-1)完成擰松被操作螺釘(3-2)操作，回復至初始位置，任務完成。