北理工蒋志宏、李辉团队：三臂机器人在空间站上安装多销孔载荷盘的自动装配方法 | SPACE导读

三臂机器人在空间站上

安装多销孔载荷盘的自动装配方法

    安装在空间站的舱外试验载荷是进行空间试验的重要工具，而舱外试验载荷需要借助负载板稳定连接在空间站上。然而，舱外环境充满危险，依靠航天员执行舱外负载板安装任务的未知因素多、风险系数高。因此，利用空间机器人代替宇航员完成此类任务是降低乃至消除相关风险的重要手段。在Space: Science & Technology (《空间科学与技术》)新发表的文章中，为解决冗余机械臂逆运动学计算难、照明环境复杂以及负载板装配任务中多组销孔适配难的问题，北京理工大学机电学院的李辉、蒋志宏团队提出了一种面向负载板的自动装配方法。

    作者首先简要介绍了三臂空间机器人的概念。这类机器人由三条四自由度机械臂组成。每条手臂由一个三自由度的腕关节和一个单自由度的肘关节组成。此外，每条手臂末端都配备了一个用于在空间站进行移动和安装任务的作动器，同时也配置了用于获取环境信息和自身状态信息的单目视觉相机和六维力传感器。为实现基于三臂机器人的负载板自动装配功能，作者首先建立了面向冗余串联机械臂的变D-H参数逆运动学模型。然后，重点讨论了空间机器人的高精度位姿估计方法和自主控制策略。一方面，采用了三角几何约束六自由度位姿估计算法（TGCPose6D）来实现在光强变化、背景混沌及存在遮挡环境中对目标的精确位姿估计。另一方面，提出了一种基于视觉导引的自主目标定位和运动规划方法，并结合柔顺控制来保证操作过程中的安全性。在测试试验中，机器人根据视觉测量结果规划得到参考轨迹，借助所推导的逆运动学求解了关节轨迹。在此基础上，采用所提出的控制策略，根据接触力不断修正装配轨迹，完成了负载板的装配，验证了所提出方法的有效性。

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原文链接

https://spj.sciencemag.org/journals/space/2021/9815389/

引用格式

Zeyuan Sun, Hong Yang, Que Dong, Yang Mo, Hui Li, Zhihong Jiang, "Autonomous Assembly Method of 3-Arm Robot to Fix the Multipin and Hole Load Plate on a Space Station", Space: Science & Technology, vol. 2021, Article ID 9815389, 11 pages, 2021. https://doi.org/10.34133/2021/9815389

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