[发明专利]一种降低姿态发动机尾流影响的空间机器人及其工作方法

权利要求书

1.一种降低姿态发动机尾流影响的空间机器人，其特征在于，包括机器人基座（2）、机械臂（4）和控制中心，机械臂（4）安装在机器人基座（2）下方，机器人基座（2）的每个面安装有一组姿态发动机（3），每组姿态发动机（3）包括四个发动机；

在机器人基座（2）的前后左右四个工作面上各安装有尾流舵机（6），尾流舵机（6）的位置位于喷嘴朝向机械臂（4）的发动机喷嘴处，尾流舵机（6）包括伺服电机（13）和尾流导板（10），伺服电机（13）通过传动轴（12）和尾流导板（10）连接，伺服电机（13）和控制中心连接；

控制中心，用于根据机械臂（4）各个关节角以及各个臂的固有几何尺寸，计算出机械臂工作空间（14），从而判断机械臂工作空间（14）是否与+y，-y，+z，-z平面存在交集；若存在交集，控制中心则计算机械臂工作空间（14）与姿态发动机（3）局部坐标系的xz平面最大角度，从而控制伺服电机（13）驱动尾流导板（10）转动，控制尾流通过机械臂（4）的不可达区域；若不存在交集，伺服电机处于待机状态。

2.根据权利要求1所述的一种降低姿态发动机尾流影响的空间机器人，其特征在于，在初始状态时，四个尾流舵机（6）的偏转角均为0。

3.基于权利要求1~2任意一项所述空间机器人的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制中心根据机械臂（4）各个关节角以及各个臂的固有几何尺寸，计算出机械臂工作空间（14），从而判断机械臂工作空间（14）是否与+y，-y，+z，-z平面存在交集；

若存在交集，控制中心则计算机械臂工作空间（14）与姿态发动机（3）局部坐标系的xz平面最大角度，从而控制伺服电机（13）转动，伺服电机（13）驱动尾流导板（10）转动，实时调整姿态发动机（3）的尾流方向，最终保证尾流通过机械臂（4）的不可达区域；

若不存在交集，伺服电机（13）处于待机状态。

4.根据权利要求3所述空间机器人的工作方法，其特征在于，当空间机器人检测到机械臂工作空间（14）与卫星本体坐标系-z方向的某个姿态发动机（3）尾流重叠，并计算出机械臂工作空间（14）与姿态发动机（3）局部坐标系的xz平面最大角度为，则将尾流导板（10）转角调整为角。

5.根据权利要求3所述空间机器人的工作方法，其特征在于，当编号为N的发动机对应的尾流导板（10）角度为时，其修正的工作时长为：

其中为编号为的姿态发动机（3）的期望冲量大小，变量上方的折线代表该变量的期望值；为姿态发动机（3）单位时间提供的冲量大小。

6.根据权利要求5所述空间机器人的工作方法，其特征在于，将法线分别为+x，-x，+y，-y，+z，-z的面分别称为X1、X2、Y1、Y2、Z1、Z2；轴线分别与+x，-x，+y，-y，+z，-z平行的姿态发动机（ 3） 分别称为x1、x2、y1、y2、z1、z2发动机；同时，将以“X1y1”指代法线与+x轴平行的面上的轴线与+y轴平行的姿态发动机（ 3） ，其余23个发动机的编号可依次类推；

编号为M的发动机的修正工作时长为：

；

若N为X1z2发动机（9），则M为Y1x2发动机（20）、Y2x2发动机（25）、Z1x2发动机（27）或Z2x2发动机（30）；

若N为X2z2发动机（18），则M为Z1x1发动机（29）、Y1x1发动机（22）、Z2x1发动机（32）或Y2x1发动机（23）；

若N为Y1z2发动机（21），则M为Z1y2发动机（26）、X1y2发动机（11）、Z2y2发动机（33）或X2y2发动机（15）；

若N为Y2z2发动机（24），则M为X1y1发动机（8）、Z2y1发动机（31）、X2y1发动机（17）或Z1y1发动机（28）。