[发明专利]面向空间在轨装配机器人的自供电多模态感知装置及方法

说明书

本申请公开了一种面向空间环境的自供电多模态感知方法，在轨装配机器人用于装配桁架杆‑球状结构，桁架杆插入到球状结构的插入孔中，从而延长桁架杆；在爬行机器人的腿部(4)和夹持端安装触滑觉集成传感器(5)，通过触滑觉集成传感器能够检测到爬行机器人的腿部和夹持端与桁架杆是否接触、是否发生滑移；根据上述检测结果，爬行机器人进行姿态的调整。本申请旨在提供一种面向空间环境的自供电多模态感知方法，为机器人运动姿态和装配作业提供触觉和滑觉反馈信息，同时对机器人的装配任务提出一种桁架杆‑球的装配过程和完成的新型检测方法，针对于空间环境研究自供电触觉传感器具有重要意义。

技术领域

本申请涉及空间装配机器人领域，更具体地说，尤其涉及一种面向空间环境的自供电多模态感知方法。

背景技术

面向以空间站和大口径天线等为代表的大型航天器及空间结构在轨装配需求，国内外普遍提出采用爬行移动装配机器人的新型零件级装配方式，大大提高了大型空间桁架的建设效率。然而，如何在太空极端环境(真空、高低温、辐照)下，简单、高效、低成本的对移动机器人运动状态和桁架球-杆装配状态进行感知，是空间大型桁架结构零件级装配亟需解决的重要问题。

针对于空间机器人的传感应用，加拿大、德国等国家在为国际空间站研发的遥操作机械臂系统和专用灵巧机械臂关节处安装了基于电阻应变式的触觉、力觉传感器。日本空间探索局在为国际空间站研制的实验舱机械手系统上配备了1个基于电阻应变式的六维力/力矩传感器。荷兰空间中心在为欧空局研制的空间机械臂上安装了两个电阻应变式的力/力矩传感器，并在机械臂末端装有红外相机，该机械臂主要用于对国际空间站的俄罗斯舱段的装配和维护。我国的载人航天工程在国际上处于领先位置，航天五院、航天八院，哈尔滨工业大学(CN1807032A、CN106571097A)、北京航空航天大学(CN106313031A)、东南大学、北京控制工程研究所、合肥智能机械研究所等单位都陆续开展了与空间机械臂相关的研究工作，包括与空间六维力/力矩传感器应用相关的研究工作。

常规的触觉传感器包括压阻式、电容式、光电式、电磁式等类型，但结合空间极端环境，此类传感器普遍存在易受干扰、结构复杂、信号传输困难等缺陷，尤其是该类器件很容易受高低温影响，以及受到各种粒子和射线的辐照而产生带电现象，引起材料特性尤其是表面特性的变化，甚至引起器件的损坏。此外，上述触觉传感器需要使用外界供电，增加了传感器系统的复杂性以及能耗。

发明内容

本申请的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种面向空间环境的自供电多模态感知方法。

本申请的技术方案如下：

一种面向空间在轨装配机器人的自供电多模态感知方法，在轨装配机器人用于装配桁架杆-球状结构，桁架杆插入到球状结构的插入孔中，从而延长桁架杆；

所述在轨装配机器人为爬行机器人，其包括：腿部(4)、夹持端、触滑觉集成传感器(5)；在爬行机器人的腿部(4)和夹持端安装触滑觉集成传感器(5)，通过触滑觉集成传感器能够检测到爬行机器人的腿部和夹持端与桁架杆是否接触、是否发生滑移；

其中，检测到爬行机器人的腿部和夹持端与桁架杆否发生滑移时，能够检测到滑移大小以及滑移方向；

根据上述检测结果，爬行机器人进行姿态的调整。

进一步，桁架杆为金属杆；在爬行机器人的夹持端设置有脉冲电信号接收装置；

在球状结构(9)的插孔的侧壁上设置有三片侧壁铜电极(10)，在插孔的底面设置有一片底面铜电极(11)；三片侧壁铜电极(10)分别设置在球状结构(9)的插孔的侧壁不同的深度处；在桁架杆的端部的径向设置有径向接触电极(12)，在端部面上设置有底端接触电极(13)；

上述设计能够实现装配过程和装配到位的检测：