[发明专利]基于多空间机器人的空间失效目标消旋抓捕一体化装置及方法

权利要求书

1.一种基于多空间机器人的空间失效目标消旋抓捕一体化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：构建空间机器人编队的构型：空间机器人接近空间失效目标，并均匀停靠在空间失效目标附近的安全距离内，使得停靠在空间失效目标相对方位的空间机器人携带的亥姆霍兹线圈分别相对，完成空间机器人编队的构型；

步骤2：磁场构建：接通亥姆霍兹线圈的电流，多组两两相对的亥姆霍兹线圈形成磁场；

步骤3：空间机器人编队测量目标角动量矢量方向及自旋轴位置矢量方向，进而确定需要构建的消旋磁场方向；

步骤4：调整三组线圈的电流，使得所构建的磁场的方向与当前消旋磁场的方向一致，对目标进行消旋直至目标旋转运动状态完全衰减；

步骤5：目标完全消旋后，切断亥姆霍兹线圈的电流；空间机器人转换为抓捕执行机构，进一步接近目标，将目标约束在空间机器人编队构成的空间区域内，接着调整机器人位置，通过机器人外表面上附着的吸附组件实现空间机器人与目标的稳定连接，完成对空间失效目标的捕获。

2.根据权利要求1所述的基于多空间机器人的空间失效目标消旋抓捕一体化方法，其特征在于，步骤1中，空间机器人的外表面上均匀地分布着多个吸盘，作为空间机器人进行与空间失效目标间的吸附组件。

3.根据权利要求1所述的基于多空间机器人的空间失效目标消旋抓捕一体化方法，其特征在于，步骤1中，空间机器人至少6个，且各个方位上空间机器人的个数一致；步骤2中，构建的磁场是由3个两两垂直的磁场叠加而成的。

4.根据权利要求1所述的基于多空间机器人的空间失效目标消旋抓捕一体化方法，其特征在于，步骤3中，以空间失效目标当前旋转运动的主轴方向矢量和章动运动方向矢量组成当前参考平面，以当前参考平面的垂直方向为需要建立当前消旋磁场的方向。

5.根据权利要求1所述的基于多空间机器人的空间失效目标消旋抓捕一体化方法，其特征在于，步骤3中具体为：

设测量得到的空间失效目标当前时刻t旋转运动的主轴方向为P＝P_xe_x+P_ye_y+P_ze_z，章动方向为N＝N_xe_x+N_ye_y+N_ze_z，当前时刻相应的磁场H_temp应该垂直于P和N所组成的平面，即

那么，当前时刻相应的磁场H_temp的方向向量e_temp为：

进一步，根据空间失效目标所需的消旋力矩，计算出需要的磁场强度的大小H，进而可以确定磁场强度的分量；其中，涡流转矩T的表达式为：

T＝r×F＝r×(qv×B) (5)

其中，r为外力作用点的位置矢量；F是空间失效目标所受到的电磁力，其表达式为F＝qv×B，这里q是空间失效目标所带的电荷量、v是空间失效目标切割磁感线的速度以及B是所产生磁场的磁感应强度；磁感应强度B与磁场强度H间存在如下关系：

其中，μ₀是真空中的磁导率，μ₀＝4π×10^-7韦伯/(米·安)；M是磁化强度；联立方程式(5)和(6)，可以得到磁场强度大小H，进一步可以确定所需消旋磁场的各个分量如下：

H＝He_temp＝H_xe_x+H_ye_y+H_ze_z (7)。