空间机器人抓捕碰撞分析与轨迹规划镇定控制

作     者：樊茂 汤亮 FAN Mao;TANG Liang

作者机构：北京控制工程研究所北京100190 空间智能控制技术重点实验室北京100190 

出 版 物：《宇航学报》 (Journal of Astronautics)

年 卷 期：2021年第42卷第10期

页      面：1305-1316页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0811[工学-控制科学与工程] 

主　　题：空间机器人抓捕 ADAMS仿真 轨迹规划 镇定控制 差分进化算法 

摘      要：针对空间机器人抓捕目标过程中产生的碰撞冲击问题,分析了抓捕瞬态碰撞对机器人系统产生的影响,提出了一种控制力矩能量消耗少、对卫星平台基座扰动小的镇定控制方法,实现了对抓捕目标后组合体系统的镇定控制。首先,利用Kane方法建立了抓捕后的目标-机械臂-卫星平台组合体动力学模型;其次,利用ADAMS软件分析了瞬态碰撞冲击对空间机器人系统的影响,为后续镇定控制策略的设计提供初始仿真参数;采用四次多项式实现了机械臂关节空间轨迹的参数化,设定了基于控制力矩能量与基座扰动的加权目标函数,利用差分进化算法(DE)求解得到满足控制力矩能量消耗小、平台基座扰动少的机械臂关节空间轨迹。最后,利用七自由度空间机器人的数值仿真,验证了所提出方法的有效性。