[发明专利]空间机械臂辅助对接过程三维动态仿真方法

摘要

空间机械臂辅助对接过程三维动态仿真方法，它涉及一种三维动态仿真方法，具体涉及一种空间机械臂辅助对接过程三维动态仿真方法。本发明为了解决地面指挥控制人员和航天员不能直观的看到机械臂，给机械臂的运动控制带来麻烦的问题。本发明的具体步骤为搭建实现环境；空间机械臂三维虚拟建模与显示；建立运动模型；基于摇杆控制器的机械臂运动仿真；机械臂柔性臂杆受力及变形实时渲染；机械臂末端运行轨迹的动态显示；辅助对接过程中的多视角交互式漫游；空间机械臂辅助对接过程的工程值及曲线显示。本发明用于计算机仿真模拟技术领域。

主权项

空间机械臂辅助对接过程三维仿真方法，其特征在于：所述空间机械臂辅助对接过程三维仿真方法的具体步骤如下：步骤一、搭建实现环境：采用VC++构建系统平台和人机交互界面，利用OSG三维渲染引擎实现空间机械臂辅助对接过程的三维虚拟仿真；步骤二、空间机械臂三维虚拟建模与显示：利用3DSMAX和Multigen Creator建立和装配空间站与机械臂的三维模型，并建立地、月、日邻近空间场景；步骤三、建立运动模型：基于轨道动力学模型及姿态动力学模型搭建空间站的运动模型，并导入轨道参数及姿态数据仿真空间的运行状态；步骤四、基于摇杆控制器的机械臂运动仿真：通过摇杆操作机械臂实现抓取、辅助对接、转移舱段过程，模拟真实对接任务；步骤五、机械臂柔性臂杆受力及变形实时渲染：在机械臂执行舱段抓取、转移、对接与分离任务过程中，能够以颜色及矢量箭头的形式描述柔性臂杆的受力状态，以云图的形式描述柔性臂杆的变形状态；步骤六、机械臂末端运行轨迹的动态显示：在辅助对接过程中实时绘制机械臂末端运动轨迹，通过观察机械臂末端运动轨迹，验证仿真数据、预判机械臂和舱体是否干涉；步骤七、辅助对接过程中的多视角交互式漫游：通过安装在星体上的全局相机以及安装在机械臂上的局部相机，实现不同位置、不同视角的相机现场显示，模拟实际的观察效果；步骤八、空间机械臂辅助对接过程的工程值及曲线显示：通过接收遥测遥控数据，直观的显示空间站及机械臂的轨道、姿态、机械臂的关节及臂杆各工程值的状态变化和取值情况，并绘制时域曲线。