基于采样算法的自由漂浮空间机器人避障运动规划研究

发布时间：2020-12-27 09:01

　　空间技术的发展使得空间机器人的应用更加广泛,特别是作业时空间载体位姿无控的自由漂浮空间机器人（Free-Floating Space Robot）。本文以自由漂浮空间机器人为研究对象,对其仿真技术、基于采样的避障运动规划方法进行研究,论文主要研究工作如下:首先,本文基于Moveit!和开源运动规划库OMPL搭建了自由漂浮空间机器人的仿真平台。仿真平台中采用虚拟机械臂的方法设计了适用于任意结构的空间机器人模型的运动学求解插件,并使用龙格-库塔法设计了自由漂浮空间机器人的高精度状态递推器。然后,针对目前基于采样的自由漂浮空间机器人避障运动算法无法优化运动路径的问题,将基于控制（Control-based）的稀疏稳定快速扩展随机树（Stable Sparse RRT,SST）算法应用到自由漂浮空间机器人上,由于SST算法提供渐进近似最优（Asymptotic near-optimality）性,能够在自由漂浮空间机器人机械臂末端位姿所在的笛卡尔空间进行避碰运动规划的同时优化运动路径。最后,针对目前基于采样的自由漂浮空间机器人避障运动算法规划的运动路径精度不高的问题,将基于几何（Geometr... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

航天飞机遥控机械手系统

图 1-1 航天飞机遥控机械手系统手系统 SSRMS，也被称之为加拿大机械臂，于 2010 年 4 月 STS-100 发射任务中发射也更加先进。SSRMS 拥有七个自由度，当，重达 1800kg。SSRMS 能够装备和部署飞机与空间站的对接，如图 1-2 所示。SS动到空间站的许多地方，在这一运动中， PDGFs(Power Data Grapple Fixtures)数量过其两个锁定末端执行器 LEES(Latchin据和视频。该臂还可以使用移动基站系统幅度移动。

图 1-3 位于 SRMS 的末端的 SPDM器人种附着的移动机器人[19,20]，由卡耐-基梅隆大学研的反作用力搬动和操作各种负荷工作。当承载负荷荷匀速运动，防止每一步变速。此种控制方法可以量利用率，是一种可以对大空间结构进行自行装配机器人，如图 1-4 所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]自由漂浮空间机器人路径优化的Legendre伪谱法[J]. 戈新生,陈凯捷.  力学学报. 2016(04)
[2]空间机器人的若干前沿领域:研究进展和关键技术[J]. 戴振东.  载人航天. 2016(01)
[3]空间机器人发展现状与思考[J]. 林益明,李大明,王耀兵,王友渔.  航天器工程. 2015(05)
[4]基于速度修正项的机械臂避障路径规划[J]. 陈钢,叶佩昌,贾庆轩,孙汉旭.  控制与决策. 2015(01)
[5]空间站用大型末端执行器研究进展综述[J]. 谭益松,任立敏,张海波.  中国机械工程. 2014(13)
[6]国内外空间机器人技术发展综述[J]. 张文辉,叶晓平,季晓明,吴夏来,朱银法,王超.  飞行力学. 2013(03)
[7]考虑多约束的UCAV对地攻击轨迹规划[J]. 王铀,赵辉,臧守飞,骆勋,方勇.  空军工程大学学报(自然科学版). 2012(06)
[8]空间碎片现状与清理[J]. 林来兴.  航天器工程. 2012(03)
[9]基于混合规划策略的空间机械臂运动规划研究[J]. 廖一寰,李道奎,唐国金.  宇航学报. 2011(01)
[10]基于A~*算法的空间机械臂避障路径规划[J]. 贾庆轩,陈钢,孙汉旭,郑双奇.  机械工程学报. 2010(13)

硕士论文
[1]空间运动目标自主捕获路径规划研究[D]. 穆清涛.哈尔滨工业大学 2013



本文编号：2941465