[發(fā)明專利]空間非合作目標(biāo)抓捕與操控及組合體控制試驗(yàn)裝置與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210537856.7
• 申請(qǐng)日: 2022-05-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114721296B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬廣程;馬翌祥;夏紅偉;王常虹;李莉;李同順;朱文山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 伸瑞科技（北京）有限公司;哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B17/02
• 分類號(hào): G05B17/02
• 代理公司: 北京智燃律師事務(wù)所 11864
• 代理人: 柴琳琳

1.一種空間非合作目標(biāo)抓捕與操控及組合體控制試驗(yàn)裝置，其特征在于包括仿真上位機(jī)、視覺(jué)定位系統(tǒng)、追蹤星模擬系統(tǒng)和目標(biāo)星模擬系統(tǒng)，其中：

仿真上位機(jī)用于向追蹤星模擬系統(tǒng)和/或目標(biāo)星模擬系統(tǒng)發(fā)送控制指令；

視覺(jué)定位系統(tǒng)用于獲取追蹤星模擬系統(tǒng)和/或目標(biāo)星模擬系統(tǒng)的位姿信息，并將信息反饋給追蹤星模擬系統(tǒng)和/或目標(biāo)星模擬系統(tǒng)；

追蹤星模擬系統(tǒng)用于接收仿真上位機(jī)的控制指令，抓捕目標(biāo)星模擬系統(tǒng)，并測(cè)算抓捕過(guò)程中的擾動(dòng)特性；

所述追蹤星模擬系統(tǒng)包括追蹤星二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)，即氣浮機(jī)器人，所述測(cè)算抓捕過(guò)程中的擾動(dòng)特性包括：

控制所述追蹤星模擬系統(tǒng)的氣浮機(jī)器人的外力和/或外力矩輸入，

獲取所述追蹤星模擬系統(tǒng)的氣浮機(jī)器人的位姿信息，

基于獲取的追蹤星模擬系統(tǒng)的氣浮機(jī)器人的位姿信息，計(jì)算追蹤星模擬系統(tǒng)的速度及加速度，

基于得到的速度信息，根據(jù)氣浮機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型建立差分方程，辨識(shí)所述追蹤星模擬系統(tǒng)的氣浮機(jī)器人的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、摩擦阻力和摩擦力矩，并計(jì)算擾動(dòng)特性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：

所述追蹤星模擬系統(tǒng)還包括抓捕機(jī)構(gòu)、視覺(jué)追蹤機(jī)構(gòu)以及追蹤星動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)，所述抓捕機(jī)構(gòu)和視覺(jué)追蹤機(jī)構(gòu)安裝在追蹤星二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)上，所述追蹤星動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)與仿真上位機(jī)、視覺(jué)定位系統(tǒng)、追蹤星二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)、抓捕機(jī)構(gòu)和視覺(jué)追蹤機(jī)構(gòu)通信連接；

所述目標(biāo)星模擬系統(tǒng)包括目標(biāo)星二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)、衛(wèi)星以及目標(biāo)星動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)，所述衛(wèi)星安裝在目標(biāo)星二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)上，所述目標(biāo)星動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)與仿真上位機(jī)、視覺(jué)定位系統(tǒng)、目標(biāo)星二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)通信連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于：所述追蹤星模擬系統(tǒng)還包括質(zhì)心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述質(zhì)心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝在追蹤星二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)上、并與追蹤星動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)通信連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于：所述目標(biāo)星二維平動(dòng)機(jī)構(gòu)為氣浮機(jī)器人。

5.一種空間非合作目標(biāo)抓捕與操控及組合體控制試驗(yàn)方法，其特征在于使用權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的裝置，并包括以下步驟：

仿真上位機(jī)生成控制指令；

追蹤星模擬系統(tǒng)接收并執(zhí)行所述控制指令，搜尋目標(biāo)星模擬系統(tǒng)；

當(dāng)追蹤星模擬系統(tǒng)搜尋到目標(biāo)星模擬系統(tǒng)后，控制追蹤星模擬系統(tǒng)抓捕目標(biāo)星模擬系統(tǒng)，并測(cè)算抓捕過(guò)程中的擾動(dòng)特性。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：

所述追蹤星模擬系統(tǒng)搜尋到目標(biāo)星模擬系統(tǒng)后，先控制追蹤星模擬系統(tǒng)向目標(biāo)星模擬系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)；

當(dāng)目標(biāo)星模擬系統(tǒng)到達(dá)追蹤星模擬系統(tǒng)可抓捕范圍后，控制追蹤星模擬系統(tǒng)與目標(biāo)星模擬系統(tǒng)保持相對(duì)靜止的狀態(tài)；

之后再控制追蹤星模擬系統(tǒng)抓捕目標(biāo)星模擬系統(tǒng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于還包括：當(dāng)抓捕過(guò)程完成，追蹤星模擬系統(tǒng)與目標(biāo)星模擬系統(tǒng)成為組合體后，調(diào)節(jié)組合體的質(zhì)心。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：所述控制指令包括發(fā)送給所述目標(biāo)星模擬系統(tǒng)的初始狀態(tài)控制指令以及發(fā)送給所述追蹤星模擬系統(tǒng)開(kāi)始仿真控制指令，所述目標(biāo)星模擬系統(tǒng)在被抓捕前，根據(jù)所述初始狀態(tài)控制指令控制目標(biāo)星模擬系統(tǒng)沿既定軌跡運(yùn)動(dòng)。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：所述速度及加速度的計(jì)算采用位置差分法，并對(duì)計(jì)算得到的速度信息進(jìn)行濾波處理。