[發(fā)明專利]一種基于投擲擊打接取的空間被動物體轉(zhuǎn)移方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011334556.6
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112455724B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭子軒;李晨;朱戰(zhàn)霞
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué);西北工業(yè)大學(xué)深圳研究院
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

本發(fā)明公開了一種基于投擲擊打接取的空間被動物體轉(zhuǎn)移方法，包括以下步驟：步驟1：根據(jù)被動物體當(dāng)前位置和目標(biāo)位置之間的遮擋情況，確定拋接方案；步驟2：根據(jù)所有服務(wù)衛(wèi)星當(dāng)前位置、任務(wù)能量和時間約束，選取參與任務(wù)的服務(wù)衛(wèi)星及擊打點的范圍；步驟3：基于選取的服務(wù)衛(wèi)星，優(yōu)化得到擊打點位置和各服務(wù)衛(wèi)星的參考軌跡；步驟4：基于優(yōu)化獲得的參考軌跡，生成擴展的參考軌跡；步驟5：執(zhí)行步驟1中確定的拋接方案，跟蹤擴展參考軌跡，實現(xiàn)被動物體的轉(zhuǎn)移。本發(fā)明通過調(diào)動不同的服務(wù)衛(wèi)星進行移動被動物體，不再需要服務(wù)衛(wèi)星長時間長路程的進行移動，能夠降低系統(tǒng)的整體能耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空間目標(biāo)轉(zhuǎn)移技術(shù)領(lǐng)域，具體屬于一種基于投擲擊打接取的空間被動物體轉(zhuǎn)移方法。

背景技術(shù)

隨著空間站的功能不斷擴展，空間站的體積不斷增大，在一些站外維修裝配工作中，零部件倉與作業(yè)面的距離已經(jīng)超出了空間站機械臂的工作空間。

現(xiàn)有的解決方式有兩類，一類是在空間站外表面設(shè)置軌道供機械臂移動，一類是利用伴飛的服務(wù)衛(wèi)星將物體拖至作業(yè)面。由于空間站是由不同時期，不同規(guī)格的艙段拼接組成，第一類方法難以應(yīng)用。第二類方法需要服務(wù)衛(wèi)星反復(fù)運動，增加了能耗。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種基于投擲擊打接取的空間被動物體轉(zhuǎn)移方法，解決目前空間站的站外維修裝配工作中，零部件倉的轉(zhuǎn)移，需要服務(wù)衛(wèi)星反復(fù)運動，能耗較大的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于投擲擊打接取的空間被動物體轉(zhuǎn)移方法，包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)被動物體當(dāng)前位置和目標(biāo)位置之間的遮擋情況，確定拋接方案；

步驟2：根據(jù)所有服務(wù)衛(wèi)星當(dāng)前位置、任務(wù)能量和時間約束，選取參與任務(wù)的服務(wù)衛(wèi)星及擊打點的范圍；

步驟3：基于選取的服務(wù)衛(wèi)星，優(yōu)化得到擊打點位置和各服務(wù)衛(wèi)星的參考軌跡；

步驟4：基于優(yōu)化獲得的參考軌跡，生成擴展的參考軌跡；

步驟5：執(zhí)行步驟1中確定的拋接方案，跟蹤擴展參考軌跡，實現(xiàn)被動物體的轉(zhuǎn)移。

進一步的，所述步驟1的具體步驟如下：

當(dāng)被動物體的當(dāng)前位置和目標(biāo)位置之間沒有遮擋物體或者被動物體的當(dāng)前位置和目標(biāo)位置之間的遮擋物體能夠通過投擲衛(wèi)星和接取衛(wèi)星的位置調(diào)整避讓時，不需要調(diào)動擊打衛(wèi)星進行擊打；否則需要調(diào)動擊打衛(wèi)星進行中繼擊打。

進一步的，所述擊打衛(wèi)星的數(shù)量為若干。

進一步的，所述擊打衛(wèi)星的數(shù)量根據(jù)任務(wù)能量、時間約束、拋接路徑上被遮擋物體的情況及服務(wù)衛(wèi)星的分布情況而定。

進一步的，所述步驟2的具體步驟如下：

根據(jù)所有服務(wù)衛(wèi)星當(dāng)前位置、任務(wù)能量和時間約束，選取參與任務(wù)的服務(wù)衛(wèi)星，從參與任務(wù)的服務(wù)衛(wèi)星中根據(jù)被動物體的當(dāng)前位置和目標(biāo)位置分別就近選取第一服務(wù)衛(wèi)星和第二服務(wù)衛(wèi)星；

當(dāng)?shù)谝环?wù)衛(wèi)星在抓取目標(biāo)后的剩余動量方向能避開遮擋物體或第二服務(wù)衛(wèi)星到目標(biāo)位置的路徑能夠避開遮擋物體時則選用第一服務(wù)衛(wèi)星為投擲衛(wèi)星和第二服務(wù)衛(wèi)星為接取衛(wèi)星，否則需要另外就近選取若干個擊打衛(wèi)星。

進一步的，所述步驟3中基于碰撞系統(tǒng)的直接法軌跡優(yōu)化方法計算得到各服務(wù)衛(wèi)星的參考軌跡及擊打點位置。

進一步的，所述步驟4中的參考軌跡為以計算所得碰撞時刻劃分的若干分段組成的分段連續(xù)系統(tǒng)，分段間不連續(xù)，對每個分段進行正向擴展和逆向擴展獲得碰撞系統(tǒng)在碰撞時刻前后的虛擬運動軌跡，作為擴展的參考軌跡。

進一步的，所述步驟5中根據(jù)服務(wù)衛(wèi)星的狀態(tài)量和被動物體的狀態(tài)量跟蹤擴展的參考軌跡的當(dāng)前分段，檢測到真實碰撞時跳變并跟蹤到擴展的參考軌跡的下一分段。