基于人工势场法的月球表层采样装置避障规划

doi:10.3780/j.issn.1000-758X.2015.06.008

›› 2015, Vol. 35 ›› Issue (6): 66-.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2015.06.008

基于人工势场法的月球表层采样装置避障规划

郑燕红, 邓湘金, 彭兢, 姚猛, 赵志晖

（北京空间飞行器总体设计部，北京100094）

收稿日期:2015-04-14 修回日期:2015-07-27 出版日期:2015-12-25 发布日期:2015-12-25
作者简介:郑燕红 1982年生，2010年获哈尔滨工业大学控制科学与工程专业博士学位，工程师。研究方向为地外天体采样封装技术、鲁棒控制等。

LunarSurfaceSamplingDeviceCollisionAvoidancePlanningBasedonArtificialPotentialFieldMethod

ZHENG Yan-Hong, DENG Xiang-Jin, PENG Jing, YAO Meng, ZHAO Zhi-Hui

（BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094）

Received:2015-04-14 Revised:2015-07-27 Online:2015-12-25 Published:2015-12-25

摘要/Abstract

摘要： 表层采样技术是获取地外天体土壤样品的重要手段，为在月表复杂地形、不确定着陆姿态、不规则器表包络约束下，快速获取安全的表层采样动态轨迹，文章根据四自由度表层采样装置设计，分析了工作过程中的正逆运动学关系；根据表层采样装置动、静态目标点运动要求，将约束空间分解为有效障碍检测区与不可达集，进行表层采样避障规划；为加快规划速度，针对表层采样装置瞬态构型构建了动态障碍检测区、动态不可达集；结合人工势场法提出了避障规划算法。对典型姿态下表层采样过程的避障规划仿真表明，该算法可实现约束条件下的表层采样轨迹规划，并对表层采样装置适应性设计提供支持。

关键词: 表层采样, 机械臂, 四自由度, 避障规划, 人工势场法, 月球探测

Abstract: Thesurfacesamplingtechnologyisanimportantmethodforgettingsoilsample.Itisakeytechnologyforcollisionavoidancetrajectoryplanningwithcomplexlunarterrain,uncertainlandingattitudeandirregularlunarprobeenvelope.Accordingtothedesignoffourdegreeoffreedomsurfacesamplingdevice，kinematicsandinversekinematicswereanalyzed.Consideringtheconstraintsofdynamicandstaticobjectpoints,therestrictionspacewasdividedintoavailablecollisiondetectabilityareaandunreachableset.Toexpeditetheplanningspeed,thedynamicavailablecollisiondetectabilityareaandunreachablesetwereintroducedtotheartificialpotentialfieldmethod.Andthecollisionavoidanceplanningalgorithmwasproposed.Thesimulationresultprovesthatalgorithmiseffectiveforsurfacesamplingtrajectoryplanning，anditcanbeusedtosupportsurfacesamplingdesign.

Key words: Surfacesampling；Manipulator, fourdegreeoffreedom, Collisionavoidanceplanning, Artificialpotentialfieldmethod, Lunarexploration

郑燕红, 邓湘金, 彭兢, 姚猛, 赵志晖. 基于人工势场法的月球表层采样装置避障规划[J]. , 2015, 35(6): 66-.

ZHENG Yan-Hong, DENG Xiang-Jin, PENG Jing, YAO Meng, ZHAO Zhi-Hui. LunarSurfaceSamplingDeviceCollisionAvoidancePlanningBasedonArtificialPotentialFieldMethod[J]. , 2015, 35(6): 66-.

[1]	郑燕红，姚猛，金晟毅，赵志晖，邓湘金，贺晓洋. 月面复杂地形表层采样可采点确定方法[J]. , 2019, 39(2): 41-48.
[2]	古青波, 李昂, 赵会光. 空间双柔性机械臂刚-柔耦合建模及定标误差分析[J]. , 2017, 37(1): 33-40.
[3]	李瑾岳, 胡权, 张景瑞. 显示多体动力学方程自动编制技术[J]. , 2017, 37(1): 49-56.
[4]	胡建国, 史耀祖, 赵毅, 徐宏斌. 探测器月面起飞稳定性边界条件研究[J]. , 2016, 36(5): 40-.
[5]	危清清, 王耀兵, 唐自新, 张大伟. 空间站柔性机械臂辅助舱段对接动力学分析[J]. , 2016, 36(3): 24-31.
[6]	王益平, 赵育善, 师鹏, 郑翰清. 捕获目标后组合体航天器抗干扰自适应控制[J]. , 2015, 35(6): 20-.
[7]	廖志祥, 师鹏, 赵育善, 郑翰清. 具有初始动量的空间机械臂零反作用轨迹跟踪[J]. , 2015, 35(5): 15-21.
[8]	危清清, 刘志全, 王耀兵, 邵立民. 柔性机械臂辅助空间站舱段对接阻抗控制[J]. , 2014, 34(6): 57-.
[9]	陈少伍, 董光亮, 樊敏, 李海涛, 郝万宏. 月球轨道交会对接航天器相对状态误差分析[J]. , 2014, 34(5): 32-40.
[10]	毛正阳, 方群, 李克行, 张传鑫. 应用改进果蝇优化算法的月面巡视器路径规划[J]. , 2014, 34(5): 87-93.
[11]	徐拴锋, 杨保华, 张笃周, 朱志斌, 唐强, 张海博. 面向非合作目标抓捕的机械臂轨迹规划方法[J]. , 2014, 34(4): 8-.
[12]	赵楠, 贾英宏, 徐世杰. 无反作用力矩空间机器人轨迹跟踪控制[J]. , 2014, 34(2): 13-21.
[13]	危清清, 王耀兵, 刘志全. 空间机械臂关节零部件对关节总刚度的影响分析[J]. , 2013, 33(5): 76-81.
[14]	赵志刚, 赵阳, 葛卫平, 刘暾. 空间站机械臂转位系统动力学建模及特性分析[J]. , 2013, 33(3): 22-29.
[15]	徐文福, 杜晓东, 王成疆, 梁斌. 空间机械臂系统总体技术指标确定方法[J]. , 2013, 33(1): 53-60.

基于人工势场法的月球表层采样装置避障规划

LunarSurfaceSamplingDeviceCollisionAvoidancePlanningBasedonArtificialPotentialFieldMethod

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价