[发明专利]航天器对接捕获过程的位姿测量装置及柔顺控制方法

权利要求书

1.一种航天器对接捕获过程的位姿测量装置，所述位姿测量装置包括主动对接机构(3)和被动对接机构(4)，所述主动对接机构(3)和被动对接机构(4)均为具有导向板(6)内翻的异体同构周边式对接机构；

其特征在于：所述位姿测量装置还包括双目相机(1)、数据处理与运动控制计算机(5)和主动照明系统，

双目相机(1)安装在主动对接机构(3)内，在对接捕获过程中对主动对接机构(3)的导向板(6)和被动对接机构(4)的导向板(6)进行图像采集；

数据处理与运动控制计算机(5)对双目相机(1)采集到的导向板(6)图像进行处理，获得位姿偏差，并将该位姿偏差输入主动对接机构(3)的阻抗控制器中，利用阻抗控制器对主动对接机构(3)进行控制；所述主动照明系统包括主光源(7)和辅助光源(2)，所述主光源(7)安装在主动对接机构(3)中对接环的内壁上，所述辅助光源(2)安装在主动对接机构(3)中位于双目相机(1)周围。

2.根据权利要求1所述的航天器对接捕获过程的位姿测量装置，其特征在于，所述双目相机(1)的两部相机对称安装在主动对接机构(3)的对接环初始位置中心投影点两侧。

3.利用权利要求1所述航天器对接捕获过程的位姿测量装置实现航天器对接捕获过程的柔顺控制方法，其特征在于，所述方法是通过以下步骤进行；

步骤一：用双目相机(1)采集对接捕获过程中主动对接机构(3)的导向板(6)和被动对接机构(4)的导向板(6)图像；

步骤二：数据处理与运动控制计算机(5)对双目相机(1)采集到的导向板(6)图像进行处理：先对采集到的导向板(6)图像进行预处理，根据导向板(6)特征对预处理后的图像识别出导向板(6)；然后利用双目立体视觉原理计算出已识别的导向板(6)基于相机坐标系的位姿；再通过矢量运算得出主动对接机构(3)与被动对接机构(4)间的位姿偏差；

步骤三：将步骤二计算出的位姿偏差输入主动对接机构(3)的阻抗控制器中，通过阻抗控制器对主动对接机构(3)进行柔顺控制，实现柔顺捕获。

4.根据权利要求3所述的航天器对接捕获过程的柔顺控制方法，其特征在于：所述步骤一是在主动照明系统的照明下采集图像。