任务空间实时轨迹规划的旋量方法 2008.pdf

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任务空间实时轨迹规划的旋量方法韩大鹏1，韦庆1，杨乐平2，李泽湘3机器人MethodTrajectory1引言(Introduction)轨迹插补算法吣]，后米的研究综合考虑了输入和ROBOTReal-time任务空间实时轨迹规划问题在机器人规划与控制的设计中具有重要地位．早期的研究集中在状态的限制条件【3j4]，但基本上都没有提及测量信息的问题，一般假设状态信息精确已知．最近由Nejat提出了任务空间机器人制导[5~7】的概念，采用被动或主动的传感测量装置，使用非直接精确测量的方式，基于视线测量建立了制导方法，通过配置多个视线角测量装置，在有测量噪声的条件下实现了任务空间内的实时导航．为了生成平面、三维空间或六维空间的运动轨迹，需要对测量系统进行精密设计．任务空间实时轨迹规划是空间机器人目标捕获过程的必要组成部分．目标捕获一般分为三个步骤：首先控制卫星基座运动，导引其接近目标，在一定距离实现交会后，令发动机熄火，卫星基座第30卷第4期2008年7月文章编号：1002．0446(2008)04-0304-07摘要：基于旋量提出了·种任务空间实时轨迹规划的新算法．该算法借鉴了机器人制导的设计思想，以空间机器人目标捕获为应用背景，可以仅依靠视线测量信息实现多种约束条件下的轨迹规划．首先给出了矢量的旋量表示方法，红此基础上设计了一种类似于比例导引的新型三维制导律．应用新型三维制导律计算出运动的法向加速度，并根据安伞性的要求计算出线加速度；两者结合完成了轨迹生成的实时算法．生成的轨迹安伞可行，且具有一定的优化特性．仿真结果证明了该规划算法的有效性．关键词：任务空间；轨迹规划；机器人制导；空间机器人；目标捕获中图分类号：TP24文献标识码：ATwist-basedforPlanninginTaskSpaceDa-pen91，WEIQin91，YANG2．Col妇etrajectoryobjectrobot，theCantwist—basedestablishedguidancecomputedconsiderations，andandsafe，andproposedspace；trajectoryplanning；robotguidance；spacerobot；object(1．国防科技大学机电工程与自动化学院，湖南长沙410073；2．国防科技大学航天与材料工程学院，湖南长沙410073；3．香港科技大学电机及电子工程学系，香港999077)HANLe．piia92，LIZe—xian93ofMechatrotiicofDefense410073，China；ofAerospaceMaterial,NationalofElectricalEngineering，HongofScience999077，China)algorithmreal-timeaccomplishedinformationsimilartoaccelerationaccordingbasedreal—timecombiningfeasiblehasproperties．SimulationdemonstrateeffectivenessKeywords：task基金项目：国家863计划资助项目(2007AA704114)．收稿日期：2008-01．02V01．30，No．4July,2008(1．CollegeAutomation，National3．DepartmentTechnology，HongAbstract：Anoveltwistispresentedtask-spaceplanning．Inheritingthenotionofrobotguidance，basedbackgroundcapturespaceplanningundermultipleconstraintsberelyingonlyobservationline—of-sight．Firstly,arepresentationvector,basedwhich3Dlawproportionalnavigationdeveloped．Thelongitudinallaw,thelateralsafetygenerationbytwoprocessestogether．Thegeneratedcertainoptimizingresultsalgorithm．EngineeringUniversityTechnology，ChangshaElectronicKongOilona
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三变化估计得到EFT与目标的相对距离，即视线距(3)进一步，EFT的平动速度也可以估计得到；中忽略EFT的姿态变化，只考虑EFT位置的变化．’在上述假设条件下，任务空间的实时轨迹规运动以