关键词:
自由漂浮
并联机器人
广义雅可比矩阵
路径规划
摘要:
随着空间技术的不断发展,通过空间机器人进行在轨服务的意义和作用日益凸显。应用空间机器人可节省成本、提高工作效率,自由漂浮空间并联机器人是空间机器人的一种类型,因其耗能低且寿命长,在空间在轨服务中有广阔的应用前景。自由漂浮空间并联机器人中机器人的载体是卫星,抓取目标时位姿处于自由漂浮状态。本文研究了自由漂浮空间并联机器人的一些特性,具体研究内容如下:根据并联机构基础知识及空间机器人特性,建立了自由漂浮空间并联机器人运动学方程,研究了基座在固定以及自由漂浮条件下运动学的不同之处,以6-SPS并联机器人为例,应用得到的方程进行计算与软件仿真,以此证明理论的正确性。编制了自由漂浮空间并联机器人运动学可视化仿真,以此直观展示空间并联机器人的运动学特性。采用Lagrange法并结合推导的运动学理论建立了自由漂浮空间并联机器人在惯性系下的动力学方程。运用动力学分析软件对实例分别进行重力与自由漂浮环境下的动力学仿真,分析了自由漂浮状态下机器人的动力学特性,同时找出两种环境下动力学的差异。针对自由漂浮空间并联机器人交会路径问题,提出了安全接近交会路径规划,能够实现空间机器人以自由漂浮状态安全无碰撞地接近空间目标。同时对上平台执行器规划了运动路径,使执行器在机器人工作空间范围内到达抓取点处完成抓取目标工作。针对被捕捉空间目标的停靠问题,提出了自由漂浮空间并联机器人基于遗传算法的返回路径规划,可使空间目标到达指定位置的同时载体的姿态也回复到期望状态。