[发明专利]一种基于对接环的捕获目标卫星的方法与系统

摘要

本发明公开了一种基于对接环的捕获目标卫星的方法，包括：系统控制手眼相机测量得到空间机器人机械臂末端点与对接环中心点的位姿偏差参数；系统求得所述空间机器人机械臂末端点与对接环中心点的相对位置矢量在对接环面的投影，得出距离机械臂末端最近的抓捕点，并得到相对位姿偏差。本发明还公开了一种捕获目标卫星的系统，系统判断所述相对位姿偏差与设定的临界值大小，以及当不满足临界值时通过规划机械臂末端的运动，进而控制机械臂末端的手爪闭合，进而实现目标的捕获，且达到时时接近的都是对接环上离得最近的一个点，即“动态最近点”，实现快速抓捕的目的，广泛应用于空间合作/非合作卫星抓捕的技术领域。

主权项

1.一种基于对接环的捕获目标卫星的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、系统控制手眼相机测量得到空间机器人机械臂末端点与对接环中心点的相对位置矢量Δr和相对姿态θ；S2、系统根据对接环面的法向量zA，求得所述空间机器人机械臂末端点与对接环中心点的相对位置矢量Δr在对接环面的投影bn，得出距离机械臂末端最近的抓捕点，并计算得到机械臂末端点到对接环“动态最近点”的相对位置偏差Δp和相对姿态偏差ΔO；S3、系统判断所述相对位置偏差模||Δp||和相对姿态偏差模||ΔO||是否小于设定的临界值εp和εo，若二者均小于临界值，则机械臂末端的手爪闭合，实现目标的捕获；反之，则进入S4；S4、系统根据所得的相对位置偏差Δp和相对姿态偏差ΔO，根据以下公式规划机械臂末端的线速度与角速度，其中，K_p、K_v分别为规划的比例、微分参数；分别表示目标卫星的线速度与角速度；S5、系统根据S4中得到的机械臂末端规划的线速度和角速度，通过雅可比矩阵反解，求得机械臂各关节的角速度；S6、系统根据所得的关节角速度，驱动机械臂各关节运动，直至机械臂末端与“动态最近点”的相对位置偏差模和相对姿态偏差模小于设定的临界值εp和εo，手抓闭合并完成目标卫星的捕获。