一种复杂结构环境空间机器人天地遥操作系统
专利汇可以提供一种复杂结构环境空间机器人天地遥操作系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 一种复杂结构环境空间 机器人 天地遥 操作系统 ，包括 软件 系统和 硬件 系统；软件系统包括星上系统、地面测控系统以及地面指令生成与视景仿真系统；硬件系统包括六 自由度 气浮台、五自由度气浮台、多自由度灵巧操作 机械臂 、双目相机和激光测量敏感器、消旋与捕获工具、Omega-7操作 手柄 和驱动 踏板 、台上台下 控制器 ；本发明采用 虚拟现实 技术，动态、实时地虚拟还原空间目标和机械臂之间的动态三维环境，解算出机械臂与周围环境的是否相交等信息，并可以通过 键盘 输入 等方式，实现动态三维环境不同观察视 角 的切换，为机械臂遥操作控制提供 可视化 平台。，下面是一种复杂结构环境空间机器人天地遥操作系统专利的具体信息内容。
1.一种复杂结构环境空间机器人天地遥操作系统，其特征在于：包括软件系统和硬件系统；
软件系统包括星上系统、地面测控系统以及地面指令生成与视景仿真系统；通过星上系统将测量数据经地面测控系统传输至地面指令生成与视景仿真系统，地面生成的指令又经地面测量系统传输至星上系统，星上系统按照指令执行操作任务；
硬件系统包括六自由度气浮台、五自由度气浮台、多自由度灵巧操作机械臂、双目相机和激光测量敏感器、消旋与捕获工具、Omega-7操作手柄和驱动踏板、台上台下控制器；六自由度气浮台用于模拟任务星本体；五自由度气浮台用于模拟目标星本体；多自由度灵巧操作机械臂放置于六自由度气浮台上，用于完成对目标的抓捕与维修操作；双目相机和激光测量敏感器放置于六自由度气浮台上，实现对目标的成像，供地面操作人员监控星上状态；
消旋与捕获工具安装在灵巧操作机械臂的末端，实现对目标的消旋与捕获；Omega-7操作手柄和驱动踏板用于对六自由度气浮台上灵巧操作机械臂的遥控；台上台下控制器，作为遥操作系统程序的载体，负责数据计算与图形显示。
2.根据权利要求1所述的一种复杂结构环境空间机器人天地遥操作系统，其特征在于：
所述星上系统包括有数传分系统、灵巧操控子系统和机械臂控制指令子系统；数传分系统负责数据的下传与接收；灵巧操控子系统负责对目标进行操作；机械臂控制指令子系统负责驱动灵巧操控子系统对目标进行维修。
3.根据权利要求1所述的一种复杂结构环境空间机器人天地遥操作系统，其特征在于：
所述地面测控系统包括数传系统接收解调子系统和测控数据接收解调子系统；数传系统接收解调子系统负责接收星上数传分系统的下传数据，并向地面指令生成与视景仿真系统提供数据；测控数据接收解调子系统负责与地面指令生成与视景仿真系统进行数据交互。
4.根据权利要求1所述的一种复杂结构环境空间机器人天地遥操作系统，其特征在于：
所述地面指令生成与视景仿真系统包括视觉处理及分析子系统、遥测数据处理子系统、遥操作控制子系统、控制指令自动生成子系统、三维视景仿真及运动预测仿真子系统和空间操作任务仿真模拟器。
5.根据权利要求4所述的一种复杂结构环境空间机器人天地遥操作系统，其特征在于：
所述视觉处理子系统及分析子系统负责数传数据图像及视频数据的解调显示、目标特征提取、相对位姿测量、星图匹配，并作为遥操作控制子系统和三维视景仿真及运动预测仿真子系统的输入。
目标特征提取：采用Snake主动轮廓方法，以构成一定形状的控制点为模板或者轮廓线，通过模板或者轮廓线自身的弹性形变与图像局部特征进行匹配以达到调和程度，即通过采用能量函数极小化分割目标物体图像，通过分析模板或者轮廓线，实现目标特征提取与识别。
6.根据权利要求4所述的一种复杂结构环境空间机器人天地遥操作系统，其特征在于：
遥测数据处理子系统负责遥测数据的接收、解码、显示与分发，对机械臂运动情况进行判读，并作为遥操作控制子系统和三维视景仿真及运动预测仿真子系统的输入。
7.根据权利要求4所述的一种复杂结构环境空间机器人天地遥操作系统，其特征在于：
遥操作控制子系统接收视觉处理及分析子系统和遥测数据处理子系统的数据，负责完成控制器的驱动控制、碰撞检测、路径规划、故障重组控制以及运动的安全性判断，并作为控制指令自动生成子系统和空间操作任务仿真模拟器的输入。
8.根据权利要求7所述的一种复杂结构环境空间机器人天地遥操作系统，其特征在于：
所述碰撞检测，即检测在三维空间中两凸面体是否重叠、相交或分离，由明可夫斯基和进行求解获得；也即判断明科夫斯差是否包含原点；如果包含原点，物体之间就相交，否则，则不相交；当机械臂运动过程中与自身及周边环境相交时，其越过相交的关节部分会以红色高亮不断闪烁以提醒操作人员可能有碰撞发生。
9.根据权利要求7所述的一种复杂结构环境空间机器人天地遥操作系统，其特征在于：
路径规划的具体过程为：当已知工作空间中的一条无碰路径，由路径上的多个关节向量描述为q1,q2,...qj,...,qN，其中 即在点j处的7
个关节角位置；wm为各个关节运动的最大角速度，tp为每帧的时间间隔，给定以上条件，需要在第i个关节的路径点 与 线性插入n个点使满足机械臂运动能力的要求；其中即可给出机械臂的一条无碰轨迹。
10.根据权利要求4所述的一种复杂结构环境空间机器人天地遥操作系统，其特征在于：所述控制指令自动生成子系统负责生成遥控指令，发送至地面测控系统与三维视景仿真及运动预测仿真子系统。
11.根据权利要求4所述的一种复杂结构环境空间机器人天地遥操作系统，其特征在于：所述三维视景仿真及运动预测仿真子系统负责任务卫星及目标卫星的在轨操控任务视景仿真，实现机械臂操作的虚拟仿真显示，评估路径规划与碰撞检测等控制算法的有效性，为机械臂控制提供可视化平台。
12.根据权利要求4所述的一种复杂结构环境空间机器人天地遥操作系统，其特征在于：所述空间操作任务仿真模拟器负责任务星及目标星在轨姿轨控及机械臂空间操作过程的动态仿真。
一种复杂结构环境空间机器人天地遥操作系统
技术领域
背景技术
发明内容
其中 即可给出机械臂的一条无碰轨迹。
具体实施方式
节向量描述为q ,q ,...q ,...,q ，其中 即在
点j处的7个关节角位置。wm为各个关节运动的最大角速度，tp为每帧的时间间隔，给定以上条件，需要在第i个关节的路径点 与 线性插入n个点使满足机械臂运动能力的要求。
其中 即可给出机械臂的一条无碰轨迹。
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