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漂浮基座机械臂多目标优化下的运动控制算法

空间机器人利用机械臂与基座的动力学耦合主动保持或者调整基座姿态。此阶段的运动规划任务包括基座姿态保持/调整、末端姿态调整、末端位置保持优化任务以及约束任务。本文基于关节空间任务补偿方法构建混合任务优先级运动规划算法,算法旨在完成多任务下的空间机械臂末端手眼相机视角调整,且关节空间任务补偿策略可以保证所提算法中无算法奇异。在高优先级基座姿态保持/调整任务的加权伪逆零空间内实现其他任务,可以保证在多约束任务下基座姿态保持/调整控制任务的精度,提高了空间机器人安全操作能力。通过建立空间机器人一体化数值仿真平台,验证空间机器人运动控制算法的有效性。

空间机械臂与基座之间存在动力学耦合,以此研究基座姿态保持/调整下的末端姿态控制。机械臂通过自身的关节运动可以在完成末端姿态调整任务的同时准确保证基座姿态不变,如果在此过程中,卫星基座姿态需要纠正,可以通过机械臂的关节运动实现基座姿态和末端姿态调整控制。进而保证空间机器人末端手眼相机在对目标卫星进行有效观测的同时保持基座的姿态在合理的范围内。针对目标观测阶段末端相机姿态调整以及基座姿态保持控制,提出混合任务优先级的算法框架解决多任务下的姿态路径跟踪问题。

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