[發(fā)明專利]面向空間在軌裝配機(jī)器人的自供電多模態(tài)感知裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110385001.2
• 申請(qǐng)日: 2021-04-09
• 公開（公告）號(hào): CN113188591B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳濤;侯緒研;李龍;劉會(huì)聰;楊湛;王鳳霞;孫立寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號(hào): G01D21/02
• 分類號(hào): G01D21/02;H02N1/04
• 代理公司: 北京權(quán)智天下知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11638
• 代理人: 張爽

本申請(qǐng)公開了一種面向空間環(huán)境的自供電多模態(tài)感知方法，在軌裝配機(jī)器人用于裝配桁架桿?球狀結(jié)構(gòu)，桁架桿插入到球狀結(jié)構(gòu)的插入孔中，從而延長(zhǎng)桁架桿；在爬行機(jī)器人的腿部(4)和夾持端安裝觸滑覺集成傳感器(5)，通過觸滑覺集成傳感器能夠檢測(cè)到爬行機(jī)器人的腿部和夾持端與桁架桿是否接觸、是否發(fā)生滑移；根據(jù)上述檢測(cè)結(jié)果，爬行機(jī)器人進(jìn)行姿態(tài)的調(diào)整。本申請(qǐng)旨在提供一種面向空間環(huán)境的自供電多模態(tài)感知方法，為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和裝配作業(yè)提供觸覺和滑覺反饋信息，同時(shí)對(duì)機(jī)器人的裝配任務(wù)提出一種桁架桿?球的裝配過程和完成的新型檢測(cè)方法，針對(duì)于空間環(huán)境研究自供電觸覺傳感器具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及空間裝配機(jī)器人領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，尤其涉及一種面向空間環(huán)境的自供電多模態(tài)感知方法。

背景技術(shù)

面向以空間站和大口徑天線等為代表的大型航天器及空間結(jié)構(gòu)在軌裝配需求，國(guó)內(nèi)外普遍提出采用爬行移動(dòng)裝配機(jī)器人的新型零件級(jí)裝配方式，大大提高了大型空間桁架的建設(shè)效率。然而，如何在太空極端環(huán)境(真空、高低溫、輻照)下，簡(jiǎn)單、高效、低成本的對(duì)移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和桁架球-桿裝配狀態(tài)進(jìn)行感知，是空間大型桁架結(jié)構(gòu)零件級(jí)裝配亟需解決的重要問題。

針對(duì)于空間機(jī)器人的傳感應(yīng)用，加拿大、德國(guó)等國(guó)家在為國(guó)際空間站研發(fā)的遙操作機(jī)械臂系統(tǒng)和專用靈巧機(jī)械臂關(guān)節(jié)處安裝了基于電阻應(yīng)變式的觸覺、力覺傳感器。日本空間探索局在為國(guó)際空間站研制的實(shí)驗(yàn)艙機(jī)械手系統(tǒng)上配備了1個(gè)基于電阻應(yīng)變式的六維力/力矩傳感器。荷蘭空間中心在為歐空局研制的空間機(jī)械臂上安裝了兩個(gè)電阻應(yīng)變式的力/力矩傳感器，并在機(jī)械臂末端裝有紅外相機(jī)，該機(jī)械臂主要用于對(duì)國(guó)際空間站的俄羅斯艙段的裝配和維護(hù)。我國(guó)的載人航天工程在國(guó)際上處于領(lǐng)先位置，航天五院、航天八院，哈爾濱工業(yè)大學(xué)(CN1807032A、CN106571097A)、北京航空航天大學(xué)(CN106313031A)、東南大學(xué)、北京控制工程研究所、合肥智能機(jī)械研究所等單位都陸續(xù)開展了與空間機(jī)械臂相關(guān)的研究工作，包括與空間六維力/力矩傳感器應(yīng)用相關(guān)的研究工作。

常規(guī)的觸覺傳感器包括壓阻式、電容式、光電式、電磁式等類型，但結(jié)合空間極端環(huán)境，此類傳感器普遍存在易受干擾、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、信號(hào)傳輸困難等缺陷，尤其是該類器件很容易受高低溫影響，以及受到各種粒子和射線的輻照而產(chǎn)生帶電現(xiàn)象，引起材料特性尤其是表面特性的變化，甚至引起器件的損壞。此外，上述觸覺傳感器需要使用外界供電，增加了傳感器系統(tǒng)的復(fù)雜性以及能耗。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種面向空間環(huán)境的自供電多模態(tài)感知方法。

本申請(qǐng)的技術(shù)方案如下：

一種面向空間在軌裝配機(jī)器人的自供電多模態(tài)感知方法，在軌裝配機(jī)器人用于裝配桁架桿-球狀結(jié)構(gòu)，桁架桿插入到球狀結(jié)構(gòu)的插入孔中，從而延長(zhǎng)桁架桿；

所述在軌裝配機(jī)器人為爬行機(jī)器人，其包括：腿部(4)、夾持端、觸滑覺集成傳感器(5)；在爬行機(jī)器人的腿部(4)和夾持端安裝觸滑覺集成傳感器(5)，通過觸滑覺集成傳感器能夠檢測(cè)到爬行機(jī)器人的腿部和夾持端與桁架桿是否接觸、是否發(fā)生滑移；

其中，檢測(cè)到爬行機(jī)器人的腿部和夾持端與桁架桿否發(fā)生滑移時(shí)，能夠檢測(cè)到滑移大小以及滑移方向；

根據(jù)上述檢測(cè)結(jié)果，爬行機(jī)器人進(jìn)行姿態(tài)的調(diào)整。

進(jìn)一步，桁架桿為金屬桿；在爬行機(jī)器人的夾持端設(shè)置有脈沖電信號(hào)接收裝置；

在球狀結(jié)構(gòu)(9)的插孔的側(cè)壁上設(shè)置有三片側(cè)壁銅電極(10)，在插孔的底面設(shè)置有一片底面銅電極(11)；三片側(cè)壁銅電極(10)分別設(shè)置在球狀結(jié)構(gòu)(9)的插孔的側(cè)壁不同的深度處；在桁架桿的端部的徑向設(shè)置有徑向接觸電極(12)，在端部面上設(shè)置有底端接觸電極(13)；

上述設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)裝配過程和裝配到位的檢測(cè)：