机器人目标捕获的轨迹规划与控制研究

随着人类空间探索活动的不断深入,空间机器人服务技术在保证卫星和空间站可靠高效运行方面占有重要地位。目标捕获包括捕获前的轨迹规划、接近待捕获目标、捕获和控制目标四个过程。基于此,文章对空间机器人目标捕获的轨迹规划与控制进行了实验研究。首先,基于摩擦消除理论分析了空间机器人的抓取机理;其次,为更准确地规划目标捕获路径,文章提出了一种匀速模型状态下的目标运动预测算法来设计机器人手臂关节空间的阻抗控制;最后,通过实验研究验证了文章提出的轨迹规划方法的特点。实验结果表明,在整个目标捕获过程中,姿态控制系统的X轴、Y轴和Z轴的最大跟踪误差分别为0.003 m、0.002 m和0.004 m。另外,虽然目标处于高速运动,且运动方向变化频繁,但机器人手臂末端对目标的跟踪精度仍然很好,表明本研究方法实现机器人目标捕获的有效性。