空間機器人目標捕獲的軌跡優(yōu)化及實驗研究.pdf

1、隨著空間探索的深入，空間機器人將發(fā)揮越來越重要的作用?？臻g機器人得以應用的一項關鍵技術是目標捕獲。由于空間機器人與其載體飛行器之間存在動力學耦合，機器人在進行捕獲任務時會對載體產(chǎn)生干擾，導致載體飛行器與地面通信失敗，根據(jù)這一問題，本文進行了空間機器人目標捕獲運動的軌跡優(yōu)化研究，針對不同載體狀態(tài)的空間機器人提出優(yōu)化目標和方法，并結合實例進行對比仿真研究和地面實驗研究。
　　本文首先建立空間機器人的運動學和動力學數(shù)學模型，根據(jù)基座姿態(tài)

2、是否受控，推導了空間機器人自由飛行和自由漂浮狀態(tài)相應的正運動學方程、基于廣義雅克比矩陣逆的速度級逆運動學方程和自由飛行空間機器人的動力學方程。介紹了本文的研究對象，并根據(jù)本文要研究的六自由度機器人系統(tǒng)的運動學、動力學參數(shù)分析了空間機器人的特點。
　　其次本文研究了空間機器人的軌跡優(yōu)化問題。分別提出了空間機器人關節(jié)空間和笛卡爾空間的軌跡參數(shù)化方程，并根據(jù)空間機器人的不同狀態(tài)提出了不同的優(yōu)化目標：自由漂浮空間機器人的姿態(tài)優(yōu)化和自由飛行

3、空間機器人的力矩優(yōu)化。選擇遺傳算法作參數(shù)優(yōu)化策略，設計了空間機器人關節(jié)空間和笛卡爾空間的優(yōu)化流程。在笛卡爾空間優(yōu)化中引入奇異標記，使優(yōu)化軌跡中不包含奇異點。
　　最后本文建立了空間機器人仿真環(huán)境，結合具體算例，進行自由漂浮空間機器人關節(jié)空間姿態(tài)調(diào)整優(yōu)化仿真、笛卡爾空間姿態(tài)無擾優(yōu)化仿真和自由飛行空間機器人關節(jié)空間、笛卡爾空間力矩峰值優(yōu)化仿真，對仿真結果進行了對比分析。本文通過相對運動思想建立自由漂浮空間機器人地面試驗系統(tǒng)，進行三自由