[00945325]自由飞行空间机器人控制与智能及其仿真技术

开发空间资源是21世纪重要任务之一，但恶劣的空间环境，给人类带来生命威胁。因此在未来的空间活动中，仅靠字航员的舱外作业是完不成任务的，必须借助自由飞行空间机器人来完成空间作业。该项目主要研究空间机器人中最有前途的自由飞行空间机器人(FFSR)捕捉目标的运动控制技术。FFSR的主要用途首先是对卫星的在轨服务，给航天领域带来巨大的经济效益。由于FFSR在空间微重力的环境下工作，因此当机械臂运动时，会对本体产生反作用力和力矩，从而改变机器人本体的位置和姿态，即FFSR的机械臂和本体之间存在着运动学和动力学耦合问题。如果不考虑这种力耦问题，而依然采用地面固定基座机器人的运动控制技术，而FFSR就无法完成预定的操作任务。所以研究FFSR时首先研究的关键技术就是如何考虑这种因素的相互作用的运动学、动力学模型及运动控制算法。其次的第二个关键技术是，由于FFSR工作在远离地球的微重力环境下，因此在地面上模拟微重力条件的地面试验平台，用来验证FFSR运动特殊性、卫星姿态、捕捉目标路径规划等各种运动控制算法的可行性。该项目的意义就在于针对这些问题，首先建立FFSR的运动学模型和控制算法，姿态控制算法机械臂路径规划算法。其次，研制地面试验平台，在这个平台上验证运动学模型和控制算法的可行性。经济社会效益分析：该研究成果主要应用在以下二个方面：1.在轨卫星服务。用FFSR实现捕捉故障卫星、进行零部件更换、补充能量、使卫星重新投放使用，将有非常可观的经济效益。2.可适合于各种智能信息体系结构。该系统所包含的感知(视觉)系统、智能网络(无线通信)、智能计算机(决策、规划)、智能控制(模糊控制)组成的职能信息系统普遍适用于其它过程控制信息系统，将有良好的经济、社会效益。