專利名稱：平面四自由度機械臂控制系統(tǒng)模擬驗證平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空間大型機械臂控制系統(tǒng)及末端抓捕、釋放機構(gòu)地面模擬驗證技術(shù)，屬于機構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種平面四自由度機械臂控制系統(tǒng)模擬驗證平臺。
背景技術(shù)：
空間機械臂屬于空間大型多自由度、大跨度、多體運動系統(tǒng)，其地面重力狀態(tài)下三維空間運動難以實現(xiàn)，一些控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)比如多自由度系統(tǒng)高精度、高穩(wěn)定伺服控制，抓取碰撞問題，基于動力學(xué)的控制算法設(shè)計與驗證，動力學(xué)與控制系統(tǒng)耦合特性等問題難以進(jìn)行地面驗證。國際空間站機械臂系統(tǒng)(SSRMS)、國際空間站歐洲臂(ERA)均采用仿真手段，但系統(tǒng)仿真距離實際應(yīng)用還存在較大差距
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了平面四自由度機械臂控制系統(tǒng)模擬驗證平臺，對空間大型機械臂控制系統(tǒng)及末端抓捕、釋放技術(shù)進(jìn)行充分的地面試驗驗證。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的該平臺包括4個模擬機械臂關(guān)節(jié)即第一關(guān)節(jié)、第二關(guān)節(jié)、第三關(guān)節(jié)、第四關(guān)節(jié)，I套六維力傳感器，模擬機械臂桿A，模擬機械臂桿B，I套帶雙目視覺相機的末端執(zhí)行器，I套遠(yuǎn)距離測量相機及遠(yuǎn)距離測量相機控制器，I套中距離測量相機及中距離測量相機控制器，UMAC運動控制卡，工控機，模擬艙壁目標(biāo)標(biāo)志器及目標(biāo)適配器，氣浮平臺和模擬固定墻；4個模擬機械臂關(guān)節(jié)和兩根臂桿搭建成平面四自由度模擬機械臂將第二關(guān)節(jié)、第三關(guān)節(jié)分別垂直安裝在第二氣浮架上，第一關(guān)節(jié)垂直放置，第四關(guān)節(jié)水平安裝在第三關(guān)節(jié)上且與第三關(guān)節(jié)垂直，第一關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)通過模擬機械臂桿A連接，第二關(guān)節(jié)與第三關(guān)節(jié)通過模擬機械臂桿B連接；平面四自由度模擬機械臂的第一關(guān)節(jié)通過連接件固定在模擬固定墻上，第四關(guān)節(jié)一端連接帶雙目視覺相機的末端執(zhí)行器，所述末端執(zhí)行器放置在第一氣浮架上；第四關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行器之間安裝六維力傳感器；遠(yuǎn)距離測量相機放置在模擬固定墻平行位置且調(diào)整到能觀測到目標(biāo)適配器，中距離測量相機放置在模擬機械臂桿B且調(diào)整到能觀測到目標(biāo)適配器，工控機通過以太網(wǎng)與遠(yuǎn)距離測量相機控制器、中距離測量相機控制器、UMAC運動控制卡相連；UMAC運動控制卡與模擬機械臂關(guān)節(jié)相連；模擬艙壁目標(biāo)標(biāo)志器及目標(biāo)適配器放置在平面四自由度模擬機械臂能夠抓捕到的范圍以內(nèi)；以上組成平面四自由度機械臂控制系統(tǒng)模擬驗證平臺，將該平臺安裝在氣浮平臺上；工控機中裝有系統(tǒng)控制及調(diào)試仿真單元，具體包括路徑規(guī)劃模塊、動力學(xué)計算模塊、力/位混合控制模塊、數(shù)據(jù)通信及顯示模塊、圖像可視化模塊、末端執(zhí)行器控制模塊；該機械臂控制系統(tǒng)模擬驗證的具體步驟為I)路徑規(guī)劃模塊接收各相機對模擬艙壁目標(biāo)標(biāo)志器視覺位姿測量信息、UMAC運動控制卡控制的各關(guān)節(jié)的角度和速度信息，工控機設(shè)定的機械臂末端的運動曲線和周期時間； 在一個周期時間內(nèi)，路徑規(guī)劃模塊根據(jù)測量的機械臂的DH參數(shù)求出雅可比矩陣，然后利用模擬艙壁目標(biāo)標(biāo)志器的視覺位姿測量信息和雅可比矩陣的偽逆，求出各關(guān)節(jié)的運動角度，進(jìn)而求出各關(guān)節(jié)速度和加速度信息發(fā)送給動力學(xué)計算模塊；各數(shù)據(jù)信息同步在數(shù)據(jù)通信及顯示模塊中進(jìn)行顯示，各相機的圖像在圖像可視化模塊中進(jìn)行顯示；各相機的視覺測量信息具體如下遠(yuǎn)距離測量相機實現(xiàn)對模擬艙壁目標(biāo)標(biāo)志器的空間位姿測量，測量范圍大于IOm ；中距離測量相機完成對模擬艙壁目標(biāo)標(biāo)志器進(jìn)行三維位姿測量，測量范圍為IOm L 3m ;
雙目視覺相機能在可視范圍內(nèi)對周邊環(huán)境進(jìn)行清晰成像，包括艙壁目標(biāo)標(biāo)志器接口狀況、艙壁目標(biāo)標(biāo)志器、周邊設(shè)備及障礙物，測量范圍為I. 3m以內(nèi)；2)動力學(xué)計算模塊根據(jù)各關(guān)節(jié)運動角度、速度和加速度信息計算出各個關(guān)節(jié)各個時刻的質(zhì)量矩陣，并將各關(guān)節(jié)運動角度、速度和加速度和各個關(guān)節(jié)各個時刻的質(zhì)量矩陣發(fā)送給UMAC運動控制卡；3)UMAC運動控制卡根據(jù)各關(guān)節(jié)運動角度、速度、加速度和各個關(guān)節(jié)各個時刻的質(zhì)量矩陣，調(diào)用關(guān)節(jié)伺服控制算法控制各關(guān)節(jié)運動；4) 一個周期時間完成后，進(jìn)入下一個周期，循環(huán)執(zhí)行I)至3)直至機械臂末端進(jìn)入設(shè)定的捕獲范圍時，通過工控機對末端執(zhí)行器控制模塊發(fā)送捕獲指令，末端執(zhí)行器完成捕獲后執(zhí)行第5)步；5)當(dāng)末端執(zhí)行器與目標(biāo)適配器接觸后，六維力傳感器由自身解算電路對六維力傳感器力和力矩信息進(jìn)行解耦，并將解耦后的六維力和力矩信息上傳至力/位混合控制模塊，力/位混合控制模塊將六維力/力矩轉(zhuǎn)換為末端的位姿信息，并傳輸給路徑規(guī)劃模塊，實現(xiàn)末端執(zhí)行器拖動過程中機械臂末端位姿調(diào)整，從而實現(xiàn)末端執(zhí)行器的拖動和鎖緊。臂桿長度、直徑可根據(jù)真實機械臂基頻進(jìn)行確定。遠(yuǎn)距離測量相機的高度為3m，中距離測量相機的高度為0. 51m。本發(fā)明的有益效果可在平面運動狀態(tài)下，實現(xiàn)大型空間機械臂大負(fù)載、多自由度系統(tǒng)高精度、高穩(wěn)定伺服控制算法驗證、末端執(zhí)行器抓取、碰撞動力學(xué)與控制試驗驗證及空間機械臂動力學(xué)與控制系統(tǒng)耦合特性的驗證，并與仿真模型進(jìn)行分析迭代，為空間大型機械臂控制系統(tǒng)算法和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)提供一種驗證方法。


I.圖I為系統(tǒng)控制及仿真軟件框圖；2 圖2為該驗證平臺流程圖；3.圖3為平面四自由度模擬機械臂示意圖；4.圖4為該模擬驗證平臺示意圖；I-第一關(guān)節(jié)、2-第二關(guān)節(jié)、3-第三關(guān)節(jié)、4-第四關(guān)節(jié)、5-末端執(zhí)行器、6_第一氣浮架、7-模擬固定墻、8-第二氣浮架、9-遠(yuǎn)距離測量相機、10-中距離測量相機、11-模擬機械臂桿A、12-氣浮平臺、13-目標(biāo)適配器，14-模擬機械臂桿B ；
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。本發(fā)明提供了一種平面四自由度機械臂控制系統(tǒng)模擬驗證平臺，根據(jù)真實的空間機械臂產(chǎn)品，設(shè)計與真實產(chǎn)品具有相同的動力學(xué)特性平面運動模擬機械臂，安裝在氣浮平臺上，驗證機械臂控制策略、機械臂控制系統(tǒng)調(diào)試方法及碰撞力最小的末端抓捕，釋放控制方法，研究系統(tǒng)動力學(xué)/控制系統(tǒng)特性，并達(dá)到與仿真模型進(jìn)行分析迭代的目的。該平臺包括4個模擬機械臂關(guān)節(jié)即第一關(guān)節(jié)I、第二關(guān)節(jié)2、第三關(guān)節(jié)3、第四關(guān)節(jié)4，I套六維力傳感器，模擬機械臂桿All，模擬機械臂桿B14，I套帶雙目視覺相機的末端執(zhí) 行器5，I套遠(yuǎn)距離測量相機9及遠(yuǎn)距離測量相機控制器，I套中距離測量相機10及中距離測量相機控制器，UMAC運動控制卡，工控機，氣浮平臺12、模擬艙壁目標(biāo)標(biāo)志器及目標(biāo)適配器13和模擬固定墻7 ;其中末端執(zhí)行器采用申請?zhí)枮椤?00910122845. 7”，發(fā)明名稱為《一種繩索捕獲式末端執(zhí)行器》中所述末端執(zhí)行器；4個模擬機械臂關(guān)節(jié)和兩根臂桿搭建成平面四自由度模擬機械臂將第二關(guān)節(jié)2、第三關(guān)節(jié)3分別垂直安裝在第二氣浮架8上，第一關(guān)節(jié)I垂直放置，第四關(guān)節(jié)4水平安裝在第三關(guān)節(jié)3上且與第三關(guān)節(jié)3垂直，第一關(guān)節(jié)I與第二關(guān)節(jié)2通過模擬機械臂桿All連接，第二關(guān)節(jié)2與第三關(guān)節(jié)3通過模擬機械臂桿B14連接；平面四自由度模擬機械臂的第一關(guān)節(jié)I通過連接件固定在模擬固定墻7上，第四關(guān)節(jié)4 一端連接帶雙目視覺相機的末端執(zhí)行器，所述末端執(zhí)行器放置在第一氣浮架6上；；第四關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行器之間安裝六維力傳感器；遠(yuǎn)距離測量相機9放置在模擬固定墻7平行位置且調(diào)整到能觀測到目標(biāo)適配器13，中距離測量相機10放置在模擬機械臂桿B14且調(diào)整到能觀測到目標(biāo)適配器13，工控機通過以太網(wǎng)與遠(yuǎn)距離測量相機控制器、中距離測量相機控制器、UMAC運動控制卡相連；UMAC運動控制卡與模擬機械臂關(guān)節(jié)相連；模擬艙壁目標(biāo)標(biāo)志器及目標(biāo)適配器13放置在平面四自由度模擬機械臂能夠抓捕到的范圍以內(nèi)；以上組成平面四自由度機械臂控制系統(tǒng)模擬驗證平臺，將該平臺安裝在氣浮平臺12上；工控機中裝有系統(tǒng)控制及調(diào)試仿真單元，具體包括路徑規(guī)劃模塊、動力學(xué)計算模塊、力/位混合控制模塊、數(shù)據(jù)通信及顯示模塊、圖像可視化模塊、末端執(zhí)行器控制模塊；該機械臂控制系統(tǒng)模擬驗證的具體步驟為I)路徑規(guī)劃模塊接收各相機的視覺位姿測量信息、UMAC運動控制卡控制的各關(guān)節(jié)的角度和速度信息；調(diào)用路徑規(guī)劃算法，產(chǎn)生各關(guān)節(jié)運動角度、速度和加速度信息發(fā)送給動力學(xué)計算模塊；各數(shù)據(jù)信息同步在數(shù)據(jù)通信及顯示模塊中進(jìn)行顯示，各相機的圖像在圖像可視化模塊中進(jìn)行顯示；其中基于視覺測量的機械臂末端路徑規(guī)劃為以模擬固定墻與機械臂連接點為原點，與平臺短邊相平行的方向為X軸，與平臺長邊相平行的方向為Y軸，與平臺相垂直的方向為Z軸，建立空間坐標(biāo)系；假定機械臂初始位姿為Xetl= [Pe0, Vj，視覺相機測量的目標(biāo)位姿分別記為Xrf= [Pef, Vrf]，并假定機械臂末端進(jìn)行沿Xetl到Xef的直線路徑運動，則起點和終點分別為Petl ( , %，z0, a0, ^0, y0)和Pef(xf, yf, zf, a f, ^ f, Yf)，xQ, yQ, zQ,為起點在空間坐標(biāo)系中的位置，a。，旦。，Y。為起點在空間坐標(biāo)系的姿態(tài)，xf，yf，Zf，為終點在空間坐標(biāo)系中的位置，af, ^f, Yf為終點在空間坐標(biāo)系的姿態(tài)；運行時間t人為設(shè)定運行時間包括加速時間tA，勻速運行時間ts和減速時間tA ;在運行時間內(nèi)，每個周期計算時間為T ；根據(jù)機械臂構(gòu)型，可確定機械臂DH參數(shù)，然后，采用矢量積方法，建立機械臂的雅可比矩陣，因為雅可比矩陣的每一列向量代表相應(yīng)的關(guān)節(jié)速度對機械臂末端線速度和角速度的影響，所以求雅可比矩陣可以分別求出它的每一列，，本文所設(shè)計機械臂具有4個自由度，所以求出雅可比矩陣為4X6矩陣。根據(jù)雅可比逆矩陣，每個周期關(guān)節(jié)速度為0 =廠 X Xef
其中，彡為關(guān)節(jié)速度向量，■為機械臂末端速度向量，J_為雅可比矩陣逆矩陣。當(dāng)前時刻關(guān)節(jié)角度向量為
h=dn+承xT其中，0 為當(dāng)前關(guān)節(jié)角度向量，0n+1為下一時刻關(guān)節(jié)角度向量，T為規(guī)劃周期。各相機的視覺測量信息具體如下首先遠(yuǎn)距離測量相機能對在可視范圍內(nèi)空間環(huán)境實現(xiàn)清晰成像，包括機械臂、目標(biāo)艙段及其粗定位標(biāo)靶，遠(yuǎn)距離測量相機控制器實現(xiàn)對粗定位標(biāo)靶的位姿測量，并將圖像和位姿測量信息實時地上傳給系統(tǒng)控制及調(diào)試仿真軟件；全局相機測量模擬艙壁目標(biāo)標(biāo)志器的空間位姿，引導(dǎo)機械臂向目標(biāo)方向移動，其測量范圍大于IOm ；其次，安裝于四自由度模擬機械臂臂桿上，當(dāng)中距離測量相機能在可視范圍內(nèi)對周邊環(huán)境進(jìn)行清晰成像時，由中距離測量相機完成對模擬艙壁目標(biāo)標(biāo)志器進(jìn)行三維位姿測量，若機械臂初始階段姿態(tài)調(diào)整較好，中距離測量相機可以直接觀測到模擬艙壁目標(biāo)標(biāo)志器，否則需要它利用其云臺擴展器其視場范圍，重新調(diào)整機械臂姿態(tài)后再對模擬艙壁目標(biāo)標(biāo)志器進(jìn)行測量；它能計算出目標(biāo)的三維姿態(tài)，并傳送給系統(tǒng)控制及調(diào)試仿真單元，引導(dǎo)機械臂接近目標(biāo)，其測量范圍為IOm I. 3m ;最后，雙目視覺相機能在可視范圍內(nèi)對周邊環(huán)境進(jìn)行清晰成像，包括模擬艙壁目標(biāo)標(biāo)志器接口狀況、艙壁目標(biāo)標(biāo)志器、周邊設(shè)備及障礙物等，并能把圖像和位姿測量信息實時地上傳給系統(tǒng)控制及調(diào)試仿真單元，其清晰成像的范圍為I. 3m以內(nèi)；2)動力學(xué)計算模塊根據(jù)各關(guān)節(jié)運動角度、速度和加速度信息計算出各個關(guān)節(jié)各個時刻的質(zhì)量矩陣，并將各關(guān)節(jié)運動角度、速度和加速度和各個關(guān)節(jié)各個時刻的質(zhì)量矩陣發(fā)送給UMAC運動控制卡；3)UMAC運動控制卡根據(jù)各關(guān)節(jié)運動角度、速度、加速度和各個關(guān)節(jié)各個時刻的質(zhì)量矩陣，調(diào)用關(guān)節(jié)伺服控制算法控制各模擬關(guān)節(jié)運動；4)當(dāng)機械臂末端進(jìn)入捕獲范圍時，通過工控機對末端執(zhí)行器控制模塊發(fā)送捕獲指令，末端執(zhí)行器完成捕獲后執(zhí)行第5)步；反之則循環(huán)執(zhí)行I)至3);5)當(dāng)末端執(zhí)行器與目標(biāo)適配器13接觸后，六維力傳感器由自身解算電路對六維力傳感器力和力矩信息進(jìn)行解耦，并將解耦后的六維力和力矩信息上傳至力/位混合控制模塊轉(zhuǎn)換為末端的位姿信息傳輸給路徑規(guī)劃模塊，實現(xiàn)末端執(zhí)行器拖動過程中機械臂末端位姿調(diào)整，人為發(fā)送指令給末端執(zhí)行器控制模塊，從而實現(xiàn)碰撞力最小的末端抓捕或釋放控制。力和力矩信息上與末端的位姿信息為線性關(guān)系。其中，1、2、3關(guān)節(jié)為偏航運動關(guān)節(jié)，4關(guān)節(jié)為回轉(zhuǎn)運動關(guān)節(jié)，四個一體化關(guān)節(jié)、兩根臂桿及六維力傳感器搭建成平面四自由度模擬機械臂，以模擬大型空間機械臂在氣浮平臺上的平面運動；模擬機械臂末端連接一套末端執(zhí)行器，實現(xiàn)對具有目標(biāo)適配器接口的目標(biāo)物的捕獲、抓取和釋放；第四關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行器之間安裝六維力傳感器，測量末端執(zhí)行器抓捕過程中末端受力，作為系統(tǒng)力控制的輸入；該仿真單元進(jìn)一步包括初始化模塊和控制系統(tǒng)調(diào)試模塊，以實現(xiàn)初始化功能和控制系統(tǒng)調(diào)試功能。驗證過程中，所有相關(guān)參數(shù)均同步上傳于仿真單元，可根據(jù)模擬驗證平臺數(shù)據(jù)對仿真模型進(jìn)行修正。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明 的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.機械臂控制系統(tǒng)模擬驗證平臺，其特征在于，包括4個模擬機械臂關(guān)節(jié)即第一關(guān)節(jié)、第二關(guān)節(jié)、第三關(guān)節(jié)、第四關(guān)節(jié)，I套六維力傳感器，模擬機械臂桿A，模擬機械臂桿B，I套帶雙目視覺相機的末端執(zhí)行器，I套遠(yuǎn)距離測量相機及遠(yuǎn)距離測量相機控制器，I套中距離測量相機及中距離測量相機控制器，UMAC運動控制卡，工控機，模擬艙壁目標(biāo)標(biāo)志器及目標(biāo)適配器，氣浮平臺和模擬固定墻； 4個模擬機械臂關(guān)節(jié)和兩根臂桿搭建成平面四自由度模擬機械臂將第二關(guān)節(jié)、第三關(guān)節(jié)分別垂直安裝在第二氣浮架上，第一關(guān)節(jié)垂直放置，第四關(guān)節(jié)水平安裝在第三關(guān)節(jié)上且與第三關(guān)節(jié)垂直，第一關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)通過模擬機械臂桿A連接，第二關(guān)節(jié)與第三關(guān)節(jié)通過模擬機械臂桿B連接； 平面四自由度模擬機械臂的第一關(guān)節(jié)通過連接件固定在模擬固定墻上，第四關(guān)節(jié)一端連接帶雙目視覺相機的末端執(zhí)行器，所述末端執(zhí)行器放置在第一氣浮架上；；第四關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行器之間安裝六維力傳感器；遠(yuǎn)距離測量相機放置在模擬固定墻平行位置且調(diào)整到能觀測到目標(biāo)適配器，中距離測量相機放置在模擬機械臂桿B且調(diào)整到能觀測到目標(biāo)適配器，工控機通過以太網(wǎng)與遠(yuǎn)距離測量相機控制器、中距離測量相機控制器、UMAC運動控制卡相連；UMAC運動控制卡與模擬機械臂關(guān)節(jié)相連；模擬艙壁目標(biāo)標(biāo)志器及目標(biāo)適配器放置在平面四自由度模擬機械臂能夠抓捕到的范圍以內(nèi)；以上組成平面四自由度機械臂控制系統(tǒng)模擬驗證平臺，將該平臺安裝在氣浮平臺上； 工控機中裝有系統(tǒng)控制及調(diào)試仿真單元，具體包括路徑規(guī)劃模塊、動力學(xué)計算模塊、力/位混合控制模塊、數(shù)據(jù)通信及顯示模塊、圖像可視化模塊、末端執(zhí)行器控制模塊； 該機械臂控制系統(tǒng)模擬驗證的具體步驟為 1)路徑規(guī)劃模塊接收各相機對模擬艙壁目標(biāo)標(biāo)志器視覺位姿測量信息、UMAC運動控制卡控制的各關(guān)節(jié)的角度和速度信息，工控機設(shè)定的機械臂末端的運動曲線和周期時間； 在一個周期時間內(nèi)，路徑規(guī)劃模塊根據(jù)測量的機械臂的DH參數(shù)求出雅可比矩陣，然后利用模擬艙壁目標(biāo)標(biāo)志器的視覺位姿測量信息和雅可比矩陣的偽逆，求出各關(guān)節(jié)的運動角度，進(jìn)而求出各關(guān)節(jié)速度和加速度信息發(fā)送給動力學(xué)計算模塊；各數(shù)據(jù)信息同步在數(shù)據(jù)通信及顯示模塊中進(jìn)行顯示，各相機的圖像在圖像可視化模塊中進(jìn)行顯示； 各相機的視覺測量信息具體如下 遠(yuǎn)距離測量相機實現(xiàn)對模擬艙壁目標(biāo)標(biāo)志器的空間位姿測量，測量范圍大于IOm ； 中距離測量相機完成對模擬艙壁目標(biāo)標(biāo)志器進(jìn)行三維位姿測量，測量范圍為IOm I.3m ； 雙目視覺相機能在可視范圍內(nèi)對周邊環(huán)境進(jìn)行清晰成像，包括艙壁目標(biāo)標(biāo)志器接口狀況、艙壁目標(biāo)標(biāo)志器、周邊設(shè)備及障礙物，測量范圍為I. 3m以內(nèi)； 2)動力學(xué)計算模塊根據(jù)各關(guān)節(jié)運動角度、速度和加速度信息計算出各個關(guān)節(jié)各個時刻的質(zhì)量矩陣，并將各關(guān)節(jié)運動角度、速度和加速度和各個關(guān)節(jié)各個時刻的質(zhì)量矩陣發(fā)送給UMAC運動控制卡； 3)UMAC運動控制卡根據(jù)各關(guān)節(jié)運動角度、速度、加速度和各個關(guān)節(jié)各個時刻的質(zhì)量矩陣，調(diào)用關(guān)節(jié)伺服控制算法控制各關(guān)節(jié)運動； 4)一個周期時間完成后，進(jìn)入下一個周期，循環(huán)執(zhí)行I)至3)直至機械臂末端進(jìn)入設(shè)定的捕獲范圍時，通過工控機對末端執(zhí)行器控制模塊發(fā)送捕獲指令，末端執(zhí)行器完成捕獲后執(zhí)行第5)步； 5)當(dāng)末端執(zhí)行器與目標(biāo)適配器接觸后，六維力傳感器由自身解算電路對六維力傳感器力和力矩信息進(jìn)行解耦，并將解耦后的六維力和力矩信息上傳至力/位混合控制模塊，力/位混合控制模塊將六維力/力矩轉(zhuǎn)換為末端的位姿信息，并傳輸給路徑規(guī)劃模塊，實現(xiàn)末端執(zhí)行器拖動過程中機械臂末端位姿調(diào)整，從而實現(xiàn)末端執(zhí)行器的拖動和鎖緊。
2.如權(quán)利要求I所述的機械臂控制系統(tǒng)模擬驗證平臺，其特征在于，臂桿長度、直徑可根據(jù)真實機械臂基頻進(jìn)行確定。
3.如權(quán)利要求I所述的機械臂控制系統(tǒng)模擬驗證平臺，其特征在于，遠(yuǎn)距離測量相機的高度為3m，中距離測量相機的高度為0. 51m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種平面四自由度機械臂控制系統(tǒng)模擬驗證平臺，包括4個模擬機械臂關(guān)節(jié)，1套六維力傳感器，2個臂桿，1個帶雙目視覺相機的末端執(zhí)行器，1套遠(yuǎn)距離測量相機及遠(yuǎn)距離測量相機控制器，1套中距離測量相機及中距離測量相機控制器，UMAC運動控制卡，工控機，氣浮平臺和模擬固定墻；本發(fā)明可在平面運動狀態(tài)下，實現(xiàn)大型空間機械臂大負(fù)載、多自由度系統(tǒng)高精度、高穩(wěn)定伺服控制算法模擬試驗驗證、末端執(zhí)行器抓取、碰撞動力學(xué)與控制試驗驗證及空間機械臂動力學(xué)與控制系統(tǒng)耦合特性的模擬試驗驗證，并與仿真模型進(jìn)行分析迭代，為空間大型機械臂控制系統(tǒng)算法和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)提供一種驗證方法。
文檔編號G05B23/02GK102778886SQ201210074480
公開日2012年11月14日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者張文明, 張曉東, 王康, 胡成威, 褚成成 申請人:北京空間飛行器總體設(shè)計部