【摘要】：針對(duì)航天器在軌服務(wù)體系技術(shù)的發(fā)展需求,提出一種空間機(jī)械臂捕獲失穩(wěn)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)軌跡規(guī)劃方法。在系統(tǒng)設(shè)定和工程模化的基礎(chǔ)上,首先推導(dǎo)了空間機(jī)械臂捕獲目標(biāo)的動(dòng)力學(xué)模型和速度增益矩陣;然后重點(diǎn)研究了速度增益矩陣的動(dòng)態(tài)調(diào)整方法,并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了空間機(jī)械臂捕獲失穩(wěn)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)軌跡規(guī)劃方法;最后通過(guò)工程算例在MATLAB和ADAMS聯(lián)合仿真平臺(tái)上驗(yàn)證了該方法的有效性。仿真結(jié)果表明,該方法既能有效減少捕獲時(shí)間,又能防止過(guò)大的起始和殘余速度,同時(shí)還能回避雅克比矩陣奇異問(wèn)題,可以滿(mǎn)足機(jī)械臂末端對(duì)失穩(wěn)目標(biāo)相對(duì)位姿同步跟蹤的捕獲任務(wù)要求,具有工程實(shí)用性。
[Abstract]:In order to meet the requirements of spacecraft on-orbit service system technology, a dynamic trajectory planning method for space manipulator to capture unstable targets is proposed. On the basis of system setting and engineering modeling, the dynamic model and velocity gain matrix of space manipulator capture target are deduced firstly. Then, the dynamic adjustment method of velocity gain matrix is studied, and the dynamic trajectory planning method of capturing unstable target by space manipulator is designed based on this method. Finally, the effectiveness of the method is verified by an engineering example on the MATLAB and ADAMS joint simulation platform. The simulation results show that the proposed method can not only reduce the acquisition time, but also prevent the excessive initial and residual velocity, and avoid the Jacobian matrix singularity problem at the same time. It can meet the requirement of synchronous tracking of unstable target relative position and attitude at the end of manipulator, and it is practical in engineering.
【作者單位】： 中國(guó)空間技術(shù)研究院通信衛(wèi)星事業(yè)部;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(11272334)
【分類(lèi)號(hào)】：TP241

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 韓艷鏵;;空間機(jī)械臂抓取目標(biāo)動(dòng)力學(xué)與尋的制導(dǎo)控制[J];宇航學(xué)報(bào);2016年09期

2 徐拴鋒;楊保華;張篤周;朱志斌;唐強(qiáng);張海博;;面向非合作目標(biāo)抓捕的機(jī)械臂軌跡規(guī)劃方法[J];中國(guó)空間科學(xué)技術(shù);2014年04期

3 梁斌;徐文福;李成;劉宇;;地球靜止軌道在軌服務(wù)技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J];宇航學(xué)報(bào);2010年01期

4 徐文福;李成;梁斌;劉宇;強(qiáng)文義;;空間機(jī)器人捕獲運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的協(xié)調(diào)規(guī)劃與控制方法[J];自動(dòng)化學(xué)報(bào);2009年09期

5 于登云;孫京;馬興瑞;;空間機(jī)械臂技術(shù)及發(fā)展建議[J];航天器工程;2007年04期

6 趙曉東,王樹(shù)國(guó),嚴(yán)艷軍,孫立寧;基于軌跡規(guī)劃的自由漂浮空間機(jī)器人抓取運(yùn)動(dòng)物體的研究[J];宇航學(xué)報(bào);2002年03期

7 洪炳熔,柳長(zhǎng)安,李華忠;自由飛行空間機(jī)器人捕捉運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的力矩控制算法及其仿真[J];宇航學(xué)報(bào);2000年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 徐文福;空間機(jī)器人目標(biāo)捕獲的路徑規(guī)劃與實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王興龍;周志成;曲廣吉;;空間機(jī)械臂捕獲失穩(wěn)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)軌跡規(guī)劃方法[J];宇航學(xué)報(bào);2017年07期

2 劉冬雨;劉宏;李志奇;;空間機(jī)械臂手系統(tǒng)在軌精細(xì)維修操作的標(biāo)定策略[J];宇航學(xué)報(bào);2017年06期

3 李洪玨;董云峰;;衛(wèi)星故障診斷系統(tǒng)智能研制技術(shù)研究[J];上海航天;2017年03期

4 王興龍;周志成;曲廣吉;;視覺(jué)測(cè)量誤差對(duì)空間機(jī)械臂捕獲目標(biāo)衛(wèi)星控制精度的影響分析[J];航天器工程;2017年03期

5 張雅聲;程文華;;“女?huà)z”計(jì)劃:面向地球靜止軌道的在軌服務(wù)系統(tǒng)[J];裝備學(xué)院學(xué)報(bào);2017年02期

6 黃攀峰;胡永新;王東科;孟中杰;劉正雄;;空間繩系機(jī)器人目標(biāo)抓捕魯棒自適應(yīng)控制器設(shè)計(jì)[J];自動(dòng)化學(xué)報(bào);2017年04期

7 李盛濤;李國(guó)倡;;空間介質(zhì)充放電研究現(xiàn)狀及展望[J];科學(xué)通報(bào);2017年10期

8 張慧博;陳子坤;魏承;趙陽(yáng);游斌弟;;考慮多間隙的航天機(jī)構(gòu)傳動(dòng)關(guān)節(jié)振動(dòng)特性分析[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2017年11期

9 熊陵;黃德發(fā);曹雄;;機(jī)械臂的設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)仿真研究[J];工程技術(shù)研究;2017年02期

10 岳麗清;王東杰;張京運(yùn);張繼友;;基于自標(biāo)定技術(shù)的空間機(jī)械臂相機(jī)坐標(biāo)系引出方法[J];光學(xué)與光電技術(shù);2017年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 王東科;空間繩系機(jī)器人目標(biāo)抓捕及抓捕后穩(wěn)定控制方法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

2 王明;空間機(jī)器人目標(biāo)抓捕后姿態(tài)接管控制研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

3 郭勝鵬;空間機(jī)器人快速在軌抓捕動(dòng)力學(xué)與控制研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

4 董楸煌;漂浮基單、雙臂空間機(jī)器人捕獲目標(biāo)過(guò)程接觸碰撞動(dòng)力學(xué)分析與鎮(zhèn)定控制[D];福州大學(xué);2014年

5 劉厚德;雙臂空間機(jī)器人捕獲自旋目標(biāo)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

6 曾岑;在軌服務(wù)空間機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)及任務(wù)規(guī)劃方法研究[D];大連理工大學(xué);2013年

7 田志祥;自由漂浮空間機(jī)器人多體動(dòng)力學(xué)及目標(biāo)捕獲研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

8 黃登峰;剛?cè)峄旌掀』臻g機(jī)器人系統(tǒng)的智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制[D];福州大學(xué);2011年

9 稅海濤;空間機(jī)器人目標(biāo)捕獲的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

10 魏承;空間柔性機(jī)器人在軌抓取與轉(zhuǎn)移目標(biāo)動(dòng)力學(xué)與控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉福才;高靜方;賈曉菁;;考慮重力影響的柔性關(guān)節(jié)空間機(jī)械臂任務(wù)空間神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制[J];宇航學(xué)報(bào);2015年12期

2 劉宏;蔣再男;劉業(yè)超;;空間機(jī)械臂技術(shù)發(fā)展綜述[J];載人航天;2015年05期

3 賈慶軒;張龍;陳鋼;孫漢旭;;多目標(biāo)融合的冗余空間機(jī)械臂碰前軌跡優(yōu)化[J];宇航學(xué)報(bào);2014年06期

4 劉玉;陳鳳;黃建明;魏祥泉;;空間機(jī)械臂視覺(jué)測(cè)量技術(shù)研究[J];載人航天;2014年02期

5 譚啟蒙;胡成威;高升;;空間機(jī)械臂視覺(jué)相機(jī)內(nèi)參標(biāo)定技術(shù)研究[J];航天返回與遙感;2013年06期

6 劉福才;高娟娟;王芳;;不同重力環(huán)境下空間機(jī)械臂神經(jīng)自適應(yīng)魯棒控制[J];宇航學(xué)報(bào);2013年04期

7 榮吉利;楊永泰;李健;胡成威;劉賓;;空間機(jī)械臂建模方法與控制策略研究[J];宇航學(xué)報(bào);2012年11期

8 徐文福;李成;梁斌;劉宇;強(qiáng)文義;;空間機(jī)器人捕獲運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的協(xié)調(diào)規(guī)劃與控制方法[J];自動(dòng)化學(xué)報(bào);2009年09期

9 李恒年;高益軍;余培軍;李濟(jì)生;黃永宣;;地球靜止軌道共位控制策略研究[J];宇航學(xué)報(bào);2009年03期

10 張福海;付宜利;王樹(shù)國(guó);;一種笛卡兒空間的自由漂浮空間機(jī)器人路徑規(guī)劃方法[J];機(jī)器人;2009年02期

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 侯保林,樵軍謀,韓宏潮;一重載高速機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)與控制同時(shí)設(shè)計(jì)[J];機(jī)械設(shè)計(jì);2004年01期

2 賈宏亮;姚瓊;黃強(qiáng);;基于質(zhì)量分配的空間機(jī)械臂剛度優(yōu)化[J];中國(guó)空間科學(xué)技術(shù);2008年03期

3 李斌;;月球車(chē)車(chē)載機(jī)械臂的研究進(jìn)展及關(guān)鍵技術(shù)探討[J];機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用;2008年03期

4 ;美大學(xué)研發(fā)腦波控制機(jī)械臂[J];機(jī)械研究與應(yīng)用;2009年01期

5 任美玲;陶大錦;;機(jī)械臂的研究與進(jìn)展[J];出國(guó)與就業(yè)(就業(yè)版);2012年02期

6 劉朋增;;基于移動(dòng)平臺(tái)的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)[J];企業(yè)導(dǎo)報(bào);2013年11期

7 ;手術(shù)用微型機(jī)械臂[J];機(jī)器人情報(bào);1994年01期

8 賀棚梓;;升級(jí)版加拿大機(jī)械臂[J];太空探索;2014年02期

9 張暢;唐立軍;吳定祥;賀慧勇;司妞;李濤;;六軸機(jī)械臂在冰箱能耗檢測(cè)線(xiàn)中的軌跡分析[J];電子科技;2014年04期

10 楊孝文;;猴子學(xué)會(huì)用控制機(jī)械臂[J];共產(chǎn)黨員;2008年14期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 王印超;賴(lài)小明;楊學(xué)寧;李建永;陳化智;陶建國(guó);;繩驅(qū)式表取采樣機(jī)械臂的設(shè)計(jì)研究[A];中國(guó)宇航學(xué)會(huì)深空探測(cè)技術(shù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第九屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2012年

2 張繼輝;;助力機(jī)械臂在汽車(chē)制造業(yè)中的應(yīng)用[A];第九屆河南省汽車(chē)工程技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2012年

3 黃登峰;陳力;;基于雙向映射神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的漂浮基空間機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)控制[A];慶祝中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)成立50周年暨中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)’2007論文摘要集（下）[C];2007年

4 陳瑞燕;梁輝;馮永;;用于深水水下設(shè)備下放安裝的多功能機(jī)械臂[A];第十三屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)第13分會(huì)場(chǎng)-海洋工程裝備發(fā)展論壇論文集[C];2011年

5 朱華里;張芳;;電機(jī)控制下的一類(lèi)彈性機(jī)械臂系統(tǒng)的鎮(zhèn)定[A];1996年中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];1996年

6 鄭樺;叢爽;魏子翔;;提高實(shí)際繪圖精度與速度的二自由度機(jī)械臂控制[A];2007年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集[C];2007年

7 劉達(dá);王田苗;張浩;;一種用于輔助外科手術(shù)的機(jī)械臂設(shè)計(jì)[A];第十二屆全國(guó)機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2000年

8 韓清凱;張昊;高培鑫;劉金國(guó);;機(jī)械臂系統(tǒng)控制同步的非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)特性研究[A];第十四屆全國(guó)非線(xiàn)性振動(dòng)暨第十一屆全國(guó)非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性學(xué)術(shù)會(huì)議摘要集與會(huì)議議程[C];2013年

9 梁捷;陳力;;漂浮基空間機(jī)械臂姿態(tài)與末端抓手協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的模糊變結(jié)構(gòu)滑�？刂芠A];慶祝中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)成立50周年暨中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)’2007論文摘要集（下）[C];2007年

10 劉慶杰;許向陽(yáng);戴亞平;;基于機(jī)械臂轉(zhuǎn)速的遠(yuǎn)程廣義最小方差控制[A];全國(guó)煉鋼連鑄過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2006年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 ;“鳳凰”輕舒機(jī)械臂,火星留下第一痕[N];新華每日電訊;2008年

2 葛秋芳;科學(xué)家讓猴子憑“意念”操縱機(jī)械臂抓取食物[N];新華每日電訊;2008年

3 毛毛;瑞典開(kāi)發(fā)出不怕水的微型機(jī)械臂[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2000年

4 ;瑞典開(kāi)發(fā)出不怕水的醫(yī)用微型機(jī)械臂[N];中國(guó)信息報(bào);2000年

5 王曉晨 潘晨;讓中國(guó)“臂”炫舞太空[N];中國(guó)航天報(bào);2012年

6 田兆運(yùn) 張曉祺;“玉兔號(hào)”:機(jī)械臂投放測(cè)試成功，即將開(kāi)始休眠[N];新華每日電訊;2013年

7 通訊員 祁登峰 記者 付毅飛;“玉兔”機(jī)械臂成功實(shí)施首次科學(xué)探測(cè)[N];科技日?qǐng)?bào);2014年

8 子虎;未來(lái)做手術(shù)動(dòng)口不動(dòng)手[N];北京科技報(bào);2004年

9 張雪松;“衛(wèi)星抓衛(wèi)星”緣何有人不安[N];中國(guó)航天報(bào);2013年

10 ;連續(xù)式熔銅擠壓機(jī)械臂[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 郭宇飛;不確定彈藥自動(dòng)裝填系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與控制研究[D];南京理工大學(xué);2015年

2 武遵;適用于核聚變反應(yīng)艙的多關(guān)節(jié)機(jī)械臂關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

3 江沛;復(fù)雜約束下的串聯(lián)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)控制方法研究[D];浙江大學(xué);2015年

4 東輝;冗余機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)及移動(dòng)平臺(tái)航位推算和軌跡規(guī)劃研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 宋韜;輪式移動(dòng)機(jī)械臂傾覆與滑移問(wèn)題研究[D];上海大學(xué);2016年

6 黃水華;多約束下的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制算法研究[D];浙江大學(xué);2016年

7 王琨;提高串聯(lián)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)精度的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

8 杜濱;全方位移動(dòng)機(jī)械臂協(xié)調(diào)規(guī)劃與控制[D];北京工業(yè)大學(xué);2013年

9 張鵬;機(jī)械臂協(xié)調(diào)操作柔性負(fù)載系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與控制[D];吉林大學(xué);2010年

10 唐志國(guó);機(jī)械臂操作柔性負(fù)載系統(tǒng)分布參數(shù)建模與控制方法研究[D];吉林大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 龐征博;船舶大分段劃線(xiàn)機(jī)械臂控制技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2012年

2 李彬;基于平行機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋螺栓擰緊機(jī)械臂的研發(fā)[D];華南理工大學(xué);2015年

3 劉彩鳳;不同重力環(huán)境下空間機(jī)械臂摩擦補(bǔ)償控制研究[D];燕山大學(xué);2015年

4 王海濱;基于TMS320F2812的一階機(jī)械臂控制系統(tǒng)的研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

5 賈召敏;排爆機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制研究[D];南京理工大學(xué);2015年

6 張會(huì)會(huì);某機(jī)械臂液壓系統(tǒng)可靠性分析[D];南京理工大學(xué);2015年

7 吳誠(chéng)驍;托卡馬克腔特種環(huán)境下內(nèi)窺機(jī)械臂閉環(huán)主動(dòng)冷卻系統(tǒng)研究[D];上海交通大學(xué);2015年

8 林俐;托卡馬克柔性?xún)?nèi)窺機(jī)械臂剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)建模與仿真[D];上海交通大學(xué);2015年

9 謝廣慶;托卡馬克腔內(nèi)作業(yè)機(jī)械臂運(yùn)載車(chē)系統(tǒng)研究[D];上海交通大學(xué);2015年

10 岳宗帥;可重構(gòu)機(jī)械臂關(guān)節(jié)模塊控制器設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)控制研究[D];沈陽(yáng)理工大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：2451171