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文檔簡介
1、隨著人們探索太空活動范圍的擴大,空間機械臂得到了廣泛的應用。但由于航天器本體和機械臂的動力學耦合,機械臂運動會導致基座位姿產(chǎn)生偏移,特別是兩者質(zhì)量比不是很大時,這個問題變得尤為嚴重。本文主要研究非冗余空間機器人反作用優(yōu)化的目標和方法,并進行仿真和地面實驗,分析優(yōu)化結(jié)果并總結(jié)規(guī)律。
本文首先研究了空間機械臂的運動學和動力學模型。根據(jù)空間機器人的基座受控情況,提出了兩類優(yōu)化目標:受控基座全局、峰值反作用優(yōu)化,和浮動基座的姿態(tài)全局偏
2、移。在基于軌跡參數(shù)化的關節(jié)空間優(yōu)化基礎上,提出了基于軌跡參數(shù)化的笛卡爾空間優(yōu)化方法,很好地滿足了浮動基座空間機械臂反作用優(yōu)化的需求。
其次,設計了關節(jié)空間和笛卡爾空間反作用優(yōu)化流程,選擇遺傳算法進行參數(shù)調(diào)整,來解決復雜系統(tǒng)多參數(shù)優(yōu)化問題。在進行笛卡爾空間優(yōu)化時,在遺傳算法中加入避奇異功能,使其具有在奇異和軌跡不可達時可以進行自動回避,使笛卡爾空間優(yōu)化方法具有可操作性。
再次,本文應用動態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù),綜合spaced
3、yn和OpenInventor建立了一種建模簡單、擴展性強的空間機器人仿真環(huán)境,完成了本文的仿真實驗。在結(jié)果分析的基礎上指出全局優(yōu)化會引起的峰值效應并分析原因,多關節(jié)的疊加效應可以產(chǎn)生良好的峰值優(yōu)化效果。相同條件下笛卡爾空間優(yōu)化方法的優(yōu)化效果要略優(yōu)于關節(jié)空間優(yōu)化方法。利用笛卡爾空間反作用優(yōu)化,可以減小浮動基座機械臂運動帶來的基座姿態(tài)偏移。
最后應用哈爾濱工業(yè)大學空間機械臂地面模擬實驗平臺進行地面實驗,驗證了仿真實驗的正確性和優(yōu)
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