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申请/专利权人：哈尔滨工业大学

摘要：一种空间机械臂抓捕非合作喷管的伺服控制方法，它涉及一种伺服控制方法。本发明为了解决经典伺服控制方法无法有效消除服务飞行器的运动扰动以及单一控制模式无法完成喷管捕获的问题。本发明的步骤为：服务飞行器采用喷气控制与非合作目标保持稳定的相对位置；进入机械臂视觉伺服非合作喷管的位置控制阶段，机械臂采用位置控制模式跟踪规划的运动轨迹，接近非合作目标的喷管；进入机械臂直线对接非合作喷管的速度控制阶段，机械臂采用速度控制模式末端直线匀速前进，对接非合作喷管；待喷管头部的接触开关触发，服务飞行器停控，机械臂进入待机状态，关节制动器制动，完成非合作喷管捕获。本发明属于航空航天领域。

主权项：1.一种空间机械臂抓捕非合作喷管的伺服控制方法，其特征在于：所述一种空间机械臂抓捕非合作喷管的伺服控制方法的步骤包括：步骤1、服务飞行器采用喷气控制与非合作目标保持稳定的相对位置，并控制姿态，使得飞行方向与失效的非合作目标的动量矩轴对齐，无残余角速度；步骤2、进入机械臂视觉伺服非合作喷管的位置控制阶段，机械臂采用位置控制模式跟踪规划的运动轨迹，接近非合作目标的喷管；具体包括：步骤201、安装在机械臂末端的手眼相机测量非合作喷管的相对位置和姿态，机械臂结合当前关节角度，得到机械臂伺服非合作喷管的笛卡尔空间的位姿轨迹，采用机械臂末端期望位姿相对于机械臂基座系的位姿矩阵表示；步骤202、根据机械臂的逆运动学，将转换为期望的关节位置qd；步骤203、将期望的关节位置qd转换为位置控制模式的参考关节加速度，参考的关节速度和参考关节位置： 公式1、2、3中，c1、c2和c3为位置规划增益参数，为位置控制模式的参考关节加速度，初始时刻为0，为位置控制模式的参考关节速度，初始时刻也为0，qr为位置控制模式的参考关节位置，初始时刻为0时刻的关节实际位置；步骤204、机械臂位置控制模式的控制律为： 公式4中，M是机械臂的惯性矩阵，C是机械臂的科氏矩阵，D是服务飞行器运动产生的扰动力，它与服务飞行器运动的线加速度角速度ωb，角加速度以及机械臂在服务飞行器上的安装位置p有关，ql为机械臂关节的实际位置，为机械臂关节的实际速度，kp和kd为位置控制增益参数，u为机械臂关节控制力矩；上述控制律驱动机械臂接近非合作喷管步骤3、进入机械臂直线对接非合作喷管的速度控制阶段，机械臂采用速度控制模式末端直线匀速前进，对接非合作喷管；步骤4、待喷管头部的接触开关触发，服务飞行器停控，机械臂进入待机状态，关节制动器制动，完成非合作喷管捕获。

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