[发明专利]空间机械臂动力学仿真分析方法、系统及存储介质

说明书

本发明公开了一种空间机械臂动力学仿真分析方法、系统及存储介质。其中，该方法包括以下步骤：采用三维软件对七自由度机械臂进行机构运动仿真，获得运动轨迹数据，根据运动轨迹数据得到机械臂各个关节的角速度和角加速度；对七自由度机械臂建立机械臂动力学仿真ADAMS模型，并将运动轨迹数据添加到机械臂动力学仿真ADAMS模型得到机械臂动力学仿真ADAMS模型中的各个关节的驱动源；根据各个关节的驱动源驱动机械臂各个关节的运动，得到机械臂对飞行起本体各个时间点的干扰力及力矩以及机械臂各个关节的受力。本发明缩短了设计、协调链条和周期，快速开展迭代优化设计，规避了复杂的控制算法，极大地提高了工作效率。

技术领域

本发明属于空间机构系统技术领域，尤其涉及一种空间机械臂动力学仿真分析方法、系统及存储介质。

背景技术

空间机械臂在空间在轨执行抓捕、维修等任务中发挥着重要作用，在运动过程中受抓捕对象位置不确定性及周边设备的限制，其运动范围、抓捕方式如按照常规解算方法会导致机械臂的控制难度增大，路径规划解算复杂，无法及时获得有效数据。

发明内容

针对上述问题提出一种基于数据驱动空间机械臂运动路径规划及可变参数的动力学仿真设计方法，并以七自由度机械臂为例，通过既定参数的调整可快速获得机械臂的路径规划，并通过路径规划数据驱动实现机械臂的动力学仿真，实现了快速获得机械臂运动路径参数和机械臂各项力和力矩及干扰参数等。该成果可为总体方案的选择、设计、分析提供参考依据，极大地缩短了设计、协调链条和周期，快速开展迭代优化设计。

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种空间机械臂动力学仿真分析方法、系统及存储介质，缩短了设计、协调链条和周期，快速开展迭代优化设计，规避了复杂的控制算法，极大地提高了工作效率。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：根据本发明的一个方面，提供了一种空间机械臂动力学仿真分析方法，所述方法包括以下步骤：步骤一：采用三维软件对七自由度机械臂进行机构运动仿真，获得运动轨迹数据，根据运动轨迹数据得到机械臂各个关节的角速度和角加速度；步骤二：对七自由度机械臂建立机械臂动力学仿真ADAMS模型，并将步骤一中的运动轨迹数据添加到机械臂动力学仿真ADAMS模型得到机械臂动力学仿真ADAMS模型中的各个关节的驱动源；步骤三：根据步骤二中的各个关节的驱动源驱动机械臂各个关节的运动，得到机械臂对飞行器本体各个时间点的干扰力及力矩以及机械臂各个关节的受力。

上述空间机械臂动力学仿真分析方法中，在步骤一中，运动轨迹数据为每个运动时间点所对应的机械臂各个关节的转角的角度。

上述空间机械臂动力学仿真分析方法中，在步骤一中，三维软件为CATIA软件。

上述空间机械臂动力学仿真分析方法中，在步骤一中，采用三维软件对七自由度机械臂进行机构运动仿真包括：采用三维软件对七自由度机械臂建立空间七自由度机械臂CATIA机构运动模型；对空间七自由度机械臂CATIA机构运动模型进行机构运动仿真。

上述空间机械臂动力学仿真分析方法中，空间七自由度机械臂CATIA机构运动模型包括第一电机、第一连杆、第二电机、第二连杆、第三电机、第三连杆、第四电机、第四连杆、第五电机、第五连杆、第六电机、第六连杆、第七电机和第七连杆；其中，第一连杆的一端嵌设于第一电机，另一端与第三电机关节连接；第三连杆的一端嵌设于第三电机，另一端与第四连杆的一端固定连接；第四连杆的另一端嵌设于第四电机；第五连杆的一端嵌设于第五电机，另一端与第四电机关节连接；第六连杆的一端嵌设于第六电机，另一端与第五电机关节连接；第七连杆的一端嵌设于第七电机，另一端与第六电机关节连接；机械爪与第七电机关节连接。