空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟系统及模拟方法
【专利摘要】空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟系统及模拟方法，涉及空间机器人视觉伺服捕获空间运动目标的地面验证技术。它为了解决现有地面试验系统无法模拟三维空间里空间机器人视觉伺服捕获运动目标卫星的情况的问题。本发明根据捕获手爪与捕获手柄的相对位姿关系得到关节运动信息，根据该信息获得各关节控制力矩，然后计算计算得到基座位姿和关节角信息，对上述信息计算得到等效的工业机器人关节角指令，然后对一号工业机器人进行控制。本发明能够模拟在三维空间里空间机器人视觉伺服捕获运动目标的过程和基座扰动情况，验证空间机器人视觉伺服的路径规划算法的可靠性。本发明适用于空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面验证。
【专利说明】空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟系统及模拟方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面验证技术，属于空间机器人【技术领域】。
【背景技术】
[0002]为了确保在轨任务能够成功，空间机器人在发射前必须进行充分的地面实验来验证和评估空间机器人目标捕获的路径规划和视觉伺服跟踪控制算法等。因此空间机器人目标捕获的地面试验是整个空间机器人系统试验任务中的重要组成内容。目前空间机器人地面实验系统主要有五大类:气浮平台实验系统、水浮式实验系统、吊丝配重实验系统、基于抛物线或自由落体运动的实验系统以及混合仿真实验系统。
[0003]而水浮法实验系统、吊丝配重实验系统、基于抛物线或自由落体运动的地面实验系统的局限性比较大，而常规的气浮台试验只能验证空间机器人在平面内的捕获过程，对于在太空中零重力环境下的真实三维运动状况和捕获能力无法进行充分验证。因此选择建立一套基于软硬件混合的半物理仿真地面实验系统来满足空间机器人在三维空间运动的目标捕获的研究要求。基于运动学等效与动力学模拟的空间机器人混合仿真地面实验系统可以用来实时仿真空间机器人系统的运动状态，可实现空间机械臂对在三维空间目标的捕获过程进行验证，可以充分地验证捕获过程中手眼视觉测量、空间机械手规划与控制方法的正确性和完成目标抓捕任务的能力。
[0004]目前空间机器人系统已完成在气浮平台的二维平面上的目标捕获实验，但是由于空间机器人结构限制和地球的重力环境的影响，空间机器人在地面上不具备三维运动的能力，无法验证在空间三维运动下的状况，因此需要建立一套地面仿真试验仿真系统来验证在三维空间里手眼相机视觉测量算法和视觉伺服跟踪算法的准确性和可靠性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决目前空间机器人目标捕获的地面试验系统因无法模拟三维空间里空间机器人视觉伺服捕获运动目标卫星的情况的问题，提供一种空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟系统及模拟方法。
[0006]本发明所述的空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟系统包括一号工业机器人3、二号工业机器人4、运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机5、运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机6、动力学计算机7、空间机器人关节电模拟器8和中央控制器9;
[0007]所述一号工业机器人3用于模拟具有漂浮基座的服务卫星I的空间机械臂末端的运动；二号工业机器人4用于模拟目标卫星2的运动，二号工业机器人4上安装有目标卫星模拟器4-3，所述目标卫星模拟器4-3位于二号工业机器人4的机械臂与视觉靶标4-2之间；[0008]手眼相机3-1的相对位姿关系信号端通过CAN总线连接中央控制器9的相对位姿关系信号端，中央控制器9的关节角信号端通过CAN总线连接空间机器人关节电模拟器8的关节角信号端，空间机器人关节电模拟器8的控制力矩信号端通过CAN总线连接动力学计算机7的控制力矩信号端，动力学计算机7的关节角和基座本体位姿信息信号端同时连接运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机5的关节角和基座本体位姿信息信号端以及运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机6的关节角和基座本体位姿信息信号端，运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机5的控制信号端通过PCI总线连接一号工业机器人3的控制信号端，运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机6的控制信号端通过PCI总线连接二号工业机器人4的控制信号端。
[0009]上述空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟系统的地面验证方法包括以下步骤:
[0010]步骤一、手眼相机3-1将测量得到的捕获手爪3-2与捕获手柄4-1的相对位姿关系信息通过CAN总线传输给中央控制器9 ；
[0011]步骤二、中央控制器9根据步骤一中的相对位姿关系信息规划出空间机械臂的期望关节角和期望关节角速度，然后通过CAN总线将所述期望关节角和期望关节角速度传输给空间机器人关节电模拟器8 ;
[0012]步骤三、动力学计算机7仿真得到理论关节角和理论关节角速度，并将该理论关节角和理论关节角速度发送给空间机器人关节电模拟器8 ；
[0013]步骤四、空间机器人关节电模拟器8计算关节的控制力矩，并将所述控制力矩发送给动力学计算机7,
[0014]所述控制力矩τ i通过下述公式计算:
[0015]Ti =Kpl (?/? — / ) — Ka (qr1- qel)，
[0016]其中，i代表第i关节，P代表比例项，d代表微分项，e代表期望，r代表实际，τ ,代表空间机器人的关节控制力矩，qei代表空间机器人的期望关节角，C代表空间机器人的期望关节角速度，h代表空间机器人的理论关节角，屯代表空间机器人的理论关节角速度，Kpi代表比例控制系数，Kdi代表微分控制系数；
[0017]步骤五、动力学计算机7以接收到的控制力矩作为输入量进行实时仿真，得到空间机器人当前时刻的关节角和基座本体位姿信息，并通过TCP/IP网络以组播的形式将关节角和基座本体位姿信息发送到运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机5以及运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机6 ；
[0018]步骤六、运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机5接收到的关节角和基座本体位姿信息后，首先通过运动学正解得到空间机器人末端的位姿信息xs，然后解算并生成一号工业机器人3运动等效所需要的关节角指令，并根据该关节角指令控制一号工业机器人3进行运动，
[0019]所述空间机器人末端的位姿信息Xs=FK(Ciis)，其中qis代表空间机器人的关节角，FK为正运动学函数，
[0020]所述关节角指令qiA=IK(xA)，其中xA代表工业机器人末端位姿，IK为逆运动学函数。[0021]本发明的中央控制器9的内部程序与所述的中控模块的内部程序相同，本实施方式的手眼相机3-1与服务卫星I的手眼相机相同，一号工业机器人3用于模拟服务卫星1，二号工业机器人4用于模拟目标卫星2。一号工业机器人3直接固定在地面，由于空间机器人与工业机器人在构型上的差异，中央控制器9规划产生的关节角指令无法直接作用于一号工业机器人3上。手眼相机3-1内部的视觉测量功能模块根据手眼相机3-1采集的图像信息来获得一号工业机器人3末端的捕获手爪3-2的中心点与二号工业机器人4末端的捕获手柄4-1的中心的相对位姿关系；该相对位姿关系通过CAN通信传递给中央控制器9，中央控制器9根据这一关系进行运动规划；中央控制器9运动规划得到的空间机器人的关节运动信息传递给空间机器人关节电模拟器8 ;空间机器人关节电模拟器8根据期望关节角、期望关节角速度、实际关节角和实际关节角速度信息获得空间机器人各关节的控制力矩，并将该控制力矩发送给动力学计算机7 ;动力学计算机7根据空间机器人的控制力矩计算得到空间机器人基座位姿和关节角信息，并将该基座位姿和关节角信息通过TCP/IP协议发送给运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机5 ;运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机5接收到当前的空间机器人基座位姿和关节角信息后，首先通过运动学正解得到一号工业机器人3末端的位姿信息，然后通过对一号工业机器人3的运动学逆解，得到等效的工业机器人关节角指令，然后对一号工业机器人3的关节进行控制。目标卫星模拟器4-3固定于二号工业机器人4上，通过运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机5控制二号工业机器人4的末端来模拟目标卫星2的实际运动。当给定目标卫星2在空间的运动情况时，可以通过运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机6计算出二号工业机器人4的关节的运动情况，然后控制二号工业机器人4的运动。本发明系统硬件实现简单方便，能够模拟在三维空间里空间机器人视觉伺服捕获运动目标的过程和基座扰动情况，能够验证空间机器人视觉伺服的路径规划算法的可靠性，并测量空间机器人视觉伺服捕获的精度和捕获时间，此外，系统还具有很好的扩展性，可以扩展用于目标捕获的接触状况验证。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是空间机器人视觉伺服捕获运动目标卫星的系统组成框图；
[0023]图2是空间机器人视觉伺服的地面验证系统硬件组成；
[0024]图3是空间机器人视觉伺服的地面验证系统实现原理框图；
[0025]图4是空间机器人视觉伺服的地面验证系统通信结构框图；
[0026]图5是一号工业机器人的控制流程图；
[0027]图6是二号工业机器人的控制流程图；
[0028]图7是空间机器人视觉伺服捕获目标时，手眼相机测量的捕获手爪相对于目标卫星捕获手柄的位置曲线；
[0029]图8是空间机器人视觉伺服捕获目标的基座姿态扰动曲线。
【具体实施方式】
[0030]【具体实施方式】一:结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述的空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟系统包括一号工业机器人3、二号工业机器人4、运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机5、运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机6、动力学计算机7、空间机器人关节电模拟器8和中央控制器9 ；
[0031]所述一号工业机器人3用于模拟具有漂浮基座的服务卫星I的空间机械臂末端的运动；二号工业机器人4用于模拟目标卫星2的运动，二号工业机器人4上安装有目标卫星模拟器4-3，所述目标卫星模拟器4-3位于二号工业机器人4的机械臂与视觉靶标4-2之间；
[0032]手眼相机3-1的相对位姿关系信号端通过CAN总线连接中央控制器9的相对位姿关系信号端，中央控制器9的关节角信号端通过CAN总线连接空间机器人关节电模拟器8的关节角信号端，空间机器人关节电模拟器8的控制力矩信号端通过CAN总线连接动力学计算机7的控制力矩信号端，动力学计算机7的关节角和基座本体位姿信息信号端同时连接运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机5的关节角和基座本体位姿信息信号端以及运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机6的关节角和基座本体位姿信息信号端，运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机5的控制信号端通过PCI总线连接一号工业机器人3的控制信号端，运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机6的控制信号端通过PCI总线连接二号工业机器人4的控制信号端。
[0033]如图1所示，空间机器人系统主要包括服务卫星I和目标卫星2两部分，其中服务卫星I由漂浮卫星基座、空间机械臂、手眼相机和捕获手爪组成；目标卫星2由捕获手柄、视觉靶标和卫星本体组成。手眼相机的内部嵌入有视觉测量功能模块，中控模块根据视频测量功能模块发来的相对位姿信息进行规划产生关节角指令，并根据该指令控制服务卫星I运动。本实施方式的中央控制器9的内部程序与所述的中控模块的内部程序相同，本实施方式的手眼相机3-1与服务卫星I的手眼相机相同，一号工业机器人3用于模拟服务卫星I，二号工业机器人4用于模拟目标卫星2。
[0034]图3所示为本实施方式所述的空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟系统的工作原理，一号工业机器人3直接固定在地面，由于空间机器人与工业机器人在构型上的差异，中央控制器9规划产生的关节角指令无法直接作用于一号工业机器人3上。手眼相机3-1内部的视觉测量功能模块根据手眼相机3-1采集的图像信息来获得一号工业机器人3末端的捕获手爪3-2的中心点与二号工业机器人4末端的捕获手柄4-1的中心的相对位姿关系；该相对位姿关系通过CAN通信传递给中央控制器9，中央控制器9根据这一关系进行运动规划；中央控制器9运动规划得到的空间机器人的关节运动信息传递给空间机器人关节电模拟器8;空间机器人关节电模拟器8根据期望关节角、期望关节角速度、实际关节角和实际关节角速度信息获得空间机器人各关节的控制力矩，并将该控制力矩发送给动力学计算机7 ;动力学计算机7根据空间机器人的控制力矩计算得到空间机器人基座位姿和关节角信息，并将该基座位姿和关节角信息通过TCP/IP协议发送给运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机5 ;运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机5接收到当前的空间机器人基座位姿和关节角信息后，首先通过运动学正解得到一号工业机器人3末端的位姿信息，然后通过对一号工业机器人3的运动学逆解，得到等效的工业机器人关节角指令，然后对一号工业机器人3的关节进行控制。目标卫星模拟器4-3固定于二号工业机器人4上，通过运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机5控制二号工业机器人4的末端来模拟目标卫星2的实际运动。当给定目标卫星2在空间的运动情况时，可以通过运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机6计算出二号工业机器人4的关节的运动情况，然后控制二号工业机器人4的运动。还可在本实施方式所述的地面模拟系统的基础上增加三维运动模拟显示计算机，三维运动模拟显示计算机根据当前一号工业机器人3和二号工业机器人4的信息,实时显不一号工业机器人3捕获二号工业机器人4的情况。
[0035]图4为空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟系统的通信接口图，在该地面模拟系统中，空间硬件部分(即空间机器人关节电模拟器8，中央控制器9和手眼相机3-1都是采用CAN总线进行通信，与空间使用时的通信方式完全一致。
[0036]本实施方式所述的空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟系统具有以下优点:
[0037](I)系统硬件实现简单方便；
[0038](2)能够模拟在三维空间里空间机器人视觉伺服捕获运动目标的过程；
[0039](3)能够模拟空间机器人运动过程中的基座扰动情况；
[0040](4)能够验证空间机器人视觉伺服的路径规划算法的可靠性；
[0041](5)能够测量空间机器人视觉伺服捕获的精度和捕获时间；
[0042](6)具有很好的扩展性，可以扩展用于目标捕获的接触状况验证。
[0043]【具体实施方式】二:结合图2至图4说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟系统的进一步限定，本实施方式中，所述的动力学计算机7通过TCP/IP网络通信方式与运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机5以及运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机6之间进行数据传输。
[0044]本实施方式中，地面工业机器人模拟部分采用TCP/IP网络通信方式，以保证系统的实时性。
[0045]【具体实施方式】三:结合图3说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟系统的进一步限定，本实施方式中，所述的运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机5嵌入有由软件实现的空间机器人末端等效转换模块和一号工业机器人控制器。
[0046]本实施方式中，动力学计算机7根据空间机器人的控制力矩计算得到空间机器人基座位姿和关节角信息，并将基座位姿和关节角信息通过TCP/IP协议发送给运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机5内的空间机器人末端等效转换模块，所述空间机器人末端等效转换模块首先通过运动学正解得到一号工业机器人3末端的位姿信息，然后通过对一号工业机器人3的运动学逆解，得到等效的工业机器人关节角指令，然后通过一号工业机器人控制器对一号工业机器人3的关节进行控制。
[0047]【具体实施方式】四:结合图3说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟系统的进一步限定，本实施方式中，所述的运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机6嵌入有由软件实现的空间机器人末端运动学等效运动模块和二号工业机器人控制器。
[0048]本实施方式中，当给定目标卫星2在空间的运动情况时，可以通过运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机6中的运动学等效运动模块计算出二号工业机器人4的关节的运动情况，然后通过二号工业机器人控制器来控制二号工业机器人4的运动。
[0049]【具体实施方式】五:结合图1至图8说明本实施方式，本实施方式所述的空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟方法包括以下步骤:
[0050]步骤一、手眼相机3-1将测量得到的捕获手爪3-2与捕获手柄4-1的相对位姿关系信息通过CAN总线传输给中央控制器9 ；
[0051]步骤二、中央控制器9根据步骤一中的相对位姿关系信息规划出空间机械臂的期望关节角和期望关节角速度，然后通过CAN总线将所述期望关节角和期望关节角速度传输给空间机器人关节电模拟器8 ;
[0052]步骤三、动力学计算机7仿真得到理论关节角和理论关节角速度，并将该理论关节角和理论关节角速度发送给空间机器人关节电模拟器8 ；
[0053]步骤四、空间机器人关节电模拟器8计算关节的控制力矩，并将所述控制力矩发送给动力学计算机7,
[0054]所述控制力矩τ i通过下述公式计算:
[0055]=K丨,,(qn - qc,) + Kjl Ufii — q )
[0056]其中，i代表第i关节，P代表比例项，d代表微分项，e代表期望，r代表实际，τ ,代表空间机器人的关节控制力矩，qei代表空间机器人的期望关节角代表空间机器人的期望关节角速度，代表空间机器人的理论关节角，<1,代表空间机器人的理论关节角速度，Kpi代表比例控制系数，Kdi代表微分控制系数；
[0057]步骤五、动力学计算机7以接收到的控制力矩作为输入量进行实时仿真，得到空间机器人当前时刻的关节角和基座本体位姿信息，并通过TCP/IP网络以组播的形式将关节角和基座本体位姿信息发送到运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机5以及运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机6 ；
[0058]步骤六、运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机5接收到的关节角和基座本体位姿信息后，首先通过运动学正解得到空间机器人末端的位姿信息Xs，然后解算并生成一号工业机器人3运动等效所需要的关节角指令，并根据该关节角指令控制一号工业机器人3进行运动，
[0059]所述空间机器人末端的位姿信息Xs=FK(Ciis)，其中Qis代表空间机器人的关节角，FK为正运动学函数，
[0060]所述关节角指令qiA=IK(xA)，其中xA代表工业机器人末端位姿，IK为逆运动学函数。
[0061]本实施方式中，空间机器人系统的动力学计算公式为
【权利要求】
1.空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟系统，其特征在于:它包括一号工业机器人(3)、二号工业机器人(4)、运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机(5)、运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机(6)、动力学计算机(7)、空间机器人关节电模拟器(8)和中央控制器(9); 所述一号工业机器人(3)用于模拟具有漂浮基座的服务卫星(I)的空间机械臂末端的运动；二号工业机器人(4)用于模拟目标卫星(2)的运动，二号工业机器人(4)上安装有目标卫星模拟器(4-3 )，所述目标卫星模拟器(4-3 )位于二号工业机器人(4 )的机械臂与视觉靶标(4-2)之间； 手眼相机(3-1)的相对位姿关系信号端通过CAN总线连接中央控制器(9)的相对位姿关系信号端，中央控制器(9)的关节角信号端通过CAN总线连接空间机器人关节电模拟器(8)的关节角信号端，空间机器人关节电模拟器(8)的控制力矩信号端通过CAN总线连接动力学计算机(7)的控制力矩信号端，动力学计算机(7)的关节角和基座本体位姿信息信号端同时连接运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机(5)的关节角和基座本体位姿信息信号端以及运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机(6 )的关节角和基座本体位姿信息信号端，运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机(5)的控制信号端通过PCI总线连接一号工业机器人(3)的控制信号端，运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机(6)的控制信号端通过P CI总线连接二号工业机器人(4)的控制信号端。
2.根据权利要求1所述的空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟系统，其特征在于:所述的动力学计算机(7)通过TCP/IP网络通信方式与运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机(5)以及运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机(6)之间进行数据传输。
3.根据权利要求1所述的空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟系统，其特征在于:所述的运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机(5)嵌入有由软件实现的空间机器人末端等效转换模块和一号工业机器人控制器。
4.根据权利要求1所述的空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟系统，其特征在于:所述的运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机(6)嵌入有由软件实现的空间机器人末端运动学等效运动模块和二号工业机器人控制器。
5.基于权利要求1所述的空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟系统的地面模拟方法，其特征在于:该地面模拟方法包括以下步骤: 步骤一、手眼相机(3-1)将测量得到的捕获手爪(3-2)与捕获手柄(4-1)的相对位姿关系信息通过CAN总线传输给中央控制器(9)； 步骤二、中央控制器(9)根据步骤一中的相对位姿关系信息规划出空间机械臂的期望关节角和期望关节角速度，然后通过CAN总线将所述期望关节角和期望关节角速度传输给空间机器人关节电模拟器(8)； 步骤三、动力学计算机(7 )仿真得到理论关节角和理论关节角速度，并将该理论关节角和理论关节角速度发送给空间机器人关节电模拟器(8)； 步骤四、空间机器人关节电模拟器(8)计算关节的控制力矩，并将所述控制力矩发送给动力学计算机(7)， 所述控制力矩τ i通过下述公式计算:T; Uin — iLn ) + Ki丨丨(('?η _ (? ) 其中，i代表第i关节，P代表比例项，d代表微分项，e代表期望，r代表实际，τ ,代表空间机器人的关节控制力矩，qei代表空间机器人的期望关节角q代表空间机器人的期望关节角速度，^代表空间机器人的理论关节角，也代表空间机器人的理论关节角速度，Kpi代表比例控制系数，Kdi代表微分控制系数； 步骤五、动力学计算机(7)以接收到的控制力矩作为输入量进行实时仿真，得到空间机器人当前时刻的关节角和基座本体位姿信息，并通过TCP/IP网络以组播的形式将关节角和基座本体位姿信息发送到运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机(5)以及运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机(6)； 步骤六、运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机(5)接收到的关节角和基座本体位姿信息后，首先通过运动学正解得到空间机器人末端的位姿信息xs，然后解算并生成一号工业机器人(3)运动等效所需要的关节角指令，并根据该关节角指令控制一号工业机器人(3)进行运动， 所述空间机器人末端的位姿信息Xs=FK(Ciis)，其中Qis代表空间机器人的关节角，FK为正运动学函数， 所述关节角指令qiA=IK(xA)，其中xA代表工业机器人末端位姿，IK为逆运动学函数。
6.根据权利要求5所述的空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟方法，其特征在于:运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机(5)的空间机器人末端运动学等效方法为:等效的一号工业机器人(3)的末端在其基座标系下的位姿Te(t)为 w 二 m.m， 其中，为初始臂型下，一号工业机器人(3)的基座标系到末端坐标系的齐次转换阵，为服务卫星(I)惯性坐标系到机械手末端坐标系的齐次转换阵；Ts(t)为t时刻服务卫星(I)的空间机械臂在服务卫星(I)的惯性坐标系下的位姿矩阵，且该位姿矩阵为齐次阵。
7.根据权利要求5所述的空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟方法，其特征在于:运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机(6)的目标卫星(2)手柄的运动学等效方法为:二号工业机器人(4)末端在其基座标系下的位姿T’e(t)为: ^(0々倒'(0, 其中，V为二号工业机器人(4)在初始臂型时基座到末端的齐次转换阵，T为目标卫星(2)手柄坐标系到服务卫星(I)惯性坐标系的转换阵，TH(t)为t时刻二号工业机器人(4)的手柄在惯性坐标系下的位姿。
8.根据权利要 求5所述的空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟方法，其特征在于:动力学计算机(7)通过TCP/IP网络通信方式与运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机(5)以及运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机(6)之间进行数据传输。
9.根据权利要求5所述的空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟方法，其特征在于:所述的运动控制和空间机器人末端运动学等效计算机(5)嵌入有由软件实现的空间机器人末端等效转换模块和一号工业机器人控制器。
10.根据权利要求5所述的空间机器人视觉伺服捕获运动目标的地面模拟方法，其特征在于:所述的运动控制和目标卫星手柄运动学等效计算机(6)嵌入有由软件实现的空间机器人末端运动 学等效运动模块和二号工业机器人控制器。
【文档编号】G05B17/02GK103926845SQ201410155425
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】杨海涛, 谢宗武, 张禹, 金明河, 刘宏 申请人:哈尔滨工业大学