一种变构型空间机器人及路径规划方法

摘要

本发明公开了一种变构型空间机器人及路径规划方法，变构型空间机器人中的任意两部第六臂杆互相捕获，形成闭环结构；解锁待改变构型的臂杆中的被动圆柱铰；将闭环结构等效为开环系统：以解锁的被动圆柱铰为分界，将整个闭环结构划分为两段，一段总自由度数较多，另一段总自由度数较少，两段中通过被动圆柱铰相连的两臂杆受到被动圆柱铰的约束；确定总自由度数较多的端部臂杆，相对于空间机器人平台的运动规律；所述端部臂杆为与被动圆柱铰相连的两臂杆；根据步骤(4)中的总自由度数较多的端部臂杆，相对于空间机器人平台的运动规律，求解各个关节角时间序列。本发明实现了机械臂的自主变构型，提高了机械臂在轨操作能力。

主权项

一种自主变构型空间机器人，其特征在于包括：第一刚体(1)、第二刚体(2)、被动圆柱铰(3)、空间机器人平台(4)、多个机械臂；其中每个机械臂又包括第一臂杆(8)、第二臂杆(9)、第三臂杆(12)、第四臂杆(15)、第五臂杆(16)和第六臂杆(17)；第二臂杆(9)又包括臂杆A(10)和臂杆B(11)，第三臂杆(12)又包括臂杆C(13)和臂杆D(14)；第一臂杆(8)的一端通过柱铰与空间机器人平台(4)相连、第一臂杆(8)的另一端通过柱铰与臂杆A(10)的一端相连；第四臂杆(15)的另一端通过柱铰与第五臂杆(16)的一端相连；第五臂杆(16)的另一端通过柱铰与第六臂杆(17)的一端相连；臂杆A(10)和臂杆C(13)为第一刚体(1)，臂杆B(11)和臂杆D(14)为第二刚体(2)，第一刚体(1)、第二刚体(2)通过被动圆柱铰(3)相连，具体为：臂杆A(10)的另一端通过被动圆柱铰(3)与臂杆B(11)的一端相连；臂杆B(11)的另一端通过柱铰与臂杆C(13)的一端相连；臂杆C(13)的另一端通过被动圆柱铰(3)与臂杆D(14)的一端相连；臂杆D(14)的另一端通过柱铰与第四臂杆(15)的一端相连；所述被动圆柱铰(3)为被动锁死结构，内部不包含主动施加控制力和力矩的执行机构，仅存在两种状体，被动锁死和解锁；当该铰链锁死时，不允许其连接的两个刚体发生相对平动和转动；反之，能够相对运动，从而改变这两个刚体组成的臂杆的长度和相对转角。