[发明专利]一种空间机械臂应急操作方法

说明书

本发明实施例提供了一种空间机械臂应急操作方法，包括：空间站上操作物的区域及空间机械臂工作空间的预处理，获得所需操作物的区域划分和空间机械臂的无碰撞工作空间；依据空间机械臂中间构型网络构建，获得所需空间机械臂中间构型集；依据预处理和空间机械臂中间构型集，设计一种空间机械臂应急操作方法，完成空间机械臂应急操作的任务。根据本发明实施例提供的技术方案，以实现空间机械臂应急操作的任务。

【技术领域】

本发明涉及针对空间操作物的机械臂快速路径规划技术，特别涉及一种空间机械臂应急操作方法。

【背景技术】

21世纪以来，国内外对机器人技术的发展越来越重视。机器人技术被认为是对未来新兴产业发展具有重要意义的高新技术之一。国内外产业界对机器人技术研究给予极大的重视。国内外产业界对机器人技术引领未来产业发展也寄予厚望。由此可见，机器人技术是未来高新技术、新兴产业发展的基础之一，对于航空航天领域具有重要意义。

由于太空任务的繁重性，需要更多的操作物在太空环境中进行舱外活动。如对空间站各个舱段进行组装、检修、维护；航天器的交会对接；故障卫星漂浮在空间站等。但是操作物难免因任务紧迫性，需要将其应急操作到指定位置。由于空间机械臂在空间站上可达范围广，可操作性强，由此借助空间机械臂将操作物应急操作到指定位置。因此，研究一种空间机械臂应急操作方法具有理论意义和现实意义。

【发明内容】

有鉴于此，本发明实施例提供了一种空间机械臂应急操作方法，以实现操作物需要应急返回到指定位置时空间机械臂具备快速地操作功能。

本发明实施例提供了一种方法，包括：

一种空间机械臂应急操作方法，其特征在于，所述方法包括：

依据操作物的区域和空间机械臂工作空间的预处理，获得所需操作物的区域的划分和空间机械臂的无碰撞工作空间；

依据空间机械臂中间构型网络构建，获得所需空间机械臂中间构型集；

依据预处理和空间机械臂中间构型集，设计一种空间机械臂应急操作方法，完成空间机械臂应急操作的任务。

上述方法中，所述操作物的区域的划分至少包括：

操作物的区域的表面栅格化，采用OSG的三维引擎的线段求交方法，并设置扫描精度对操作物的区域进行表面散点采样，得到操作物的区域表面散点集合文件。根据操作物的区域大小，对区域表面的每个散点进行归类，划分成若干个区域。

上述方法中，所述空间机械臂的无碰撞工作空间至少包括：

空间机械臂的无碰撞工作空间，通过蒙特卡洛法获取机械臂工作空间，结合碰撞检测算法，将机械臂与机械臂自身碰撞构型及机械臂与环境碰撞的构型剔除。

上述方法中，所述空间机械臂中间构型集构建至少包括：

空间机械臂的安全构型集是通过空间机械臂的无碰撞工作空间中任意构型采用避障路径规划算法成功规划到操作物的区域的构型集合；

空间机械臂的匹配构型集是采用线性加权和法算法，以距离和关节行程作为优化指标。再根据操作物的区域划分和优化指标，对空间机械臂的匹配构型集筛选到每个区域都对应最优地空间机械臂的匹配构型，所组成的集合是空间机械臂的中间构型集。

上述方法中，所述一种空间机械臂应急操作方法至少包括：

设计一种空间机械臂应急操作方法，利用空间机械臂应急操作方法将操作物运送到指定位置。其中，操作物和空间机械臂的状态分析包括操作物位置和空间机械臂工作状态的情况，判断操作物位置是否在空间机械臂可达工作范围内。因此，基于操作物的工作区域预处理和构建空间机械臂中间构型集，设计一种空间机械臂应急操作方法。

本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：