[发明专利]空间多分支机器人地面试验平台及试验方法

说明书

本发明公开了一种空间多分支机器人地面试验平台，所述地面试验平台包括空间多分支机器人、工业机器人系统A、六维力/力矩传感器A、工业机器人系统B、六维力/力矩传感器B、操作模块、空间设施功能模块、桁架、控制台、全局相机、天车等，上述设备中桁架、空间设施功能模块为可选项，可根据试验需求灵活组合，如桁架攀爬地面试验中，为获取更大的空间，可将空间设施功能模块暂时拆除，在空间设施功能模块装配地面试验中，再将空间设施功能模块重新安装，此外还可根据特定试验任务设计其他试验道具。该试验平台设备组成灵活多变，试验范围广，模拟精度高，模拟时长不受限制，模拟工作距离较长，模拟过程稳定，试验成本低。

技术领域

本发明涉及一种空间机器人地面试验平台及试验方法，具体涉及一种空间多分支机器人地面试验平台及试验方法。

背景技术

对太空的争夺已经成为世界各国科技战略竞争的新制高点。为提早占领空间技术与应用高地，各国竞相发展在轨维修与更换、在轨加注及在轨装配等相关空间技术。其中，空间多分支机器人因具有广域工作空间内精细操作的能力，正逐渐成为各国争夺太空资源的核心设备。

空间多分支机器人在轨服役过程中，需面临诸多具有挑战性的任务，如：大型空间桁架攀爬、空间设施模块搬运及装配、空间设施巡检及维护、空间暴露平台载荷照料及辅助航天员出舱活动等。上述任务对空间多分支机器人系统的设计提出了高要求，如：大负载能力、高机动能力、高灵巧度及高可靠性等，同时也对空间多分支机器人系统的控制方法提出了挑战，如：大负载情况下的空间多分支机器人步态规划、视觉系统引导下的靶标对准、机械臂末端工具与捕获接口的对接及高精度空间装配等。为确保空间多分支机器人能够顺利完成在轨任务，需要在地面模拟空间环境，进行多项在轨任务试验。目前，国内外还没有针对空间多分支机器人设计的地面试验平台及试验方法。此外，针对其他任务设计的地面试验方法，如：气浮法、水浮法、自由落体法、吊丝配重法等，存在模拟时间短、模拟精度低、运动空间维度受限、可靠性较低、机器人密封性要求高、造价昂贵等问题，并且大部分不适用于空间多分支机器人的地面试验。

综上，针对空间多分支机器人地面试验需求，设计一种模拟精度高、模拟时长不受限制、模拟工作距离较长、灵活性较高、可靠性较高、成本较低的地面试验平台，并基于此试验平台设计合适的试验方法以模拟多种在轨任务具有重大战略意义。

发明内容

为解决背景技术存在的不足，本发明提供了一种空间多分支机器人地面试验平台及试验方法。该试验平台设备组成灵活多变，试验范围广，模拟精度高，模拟时长不受限制，模拟工作距离较长，模拟过程稳定，试验成本低。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种空间多分支机器人地面试验平台，包括空间多分支机器人、工业机器人系统A、六维力/力矩传感器A、工业机器人系统B、六维力/力矩传感器B、操作模块、空间设施功能模块、桁架、控制台、全局相机、天车，其中：

所述空间多分支机器人由多条串联型机械臂和空间多分支机器人躯干构成，每条机械臂末端安装有六维力/力矩传感器，用于反馈试验过程中机械臂与外界交互的接触力信息，六维力/力矩传感器的另一端与空间多分支机器人末端工具固定连接，空间多分支机器人躯干内安装有各分支机械臂控制器、通信模块、总体控制器；

所述工业机器人系统A用于重力补偿、模拟搬运负载运动，由工业机器人A及地面移动系统A组成，地面移动系统A由滑台A、导轨A组成，导轨A固定安装至地面，滑台A通过驱动元件实现在导轨A上的直线移动，并通过直线位移传感器反馈位移大小，工业机器人A固定安装至滑台A，通过滑台A实现工业机器人A整体沿导轨A的直线移动；

所述六维力/力矩传感器A的一端与工业机器人系统A的工业机器人A末端法兰固定连接，另一端与空间多分支机器人躯干固定连接，用于反馈试验过程中工业机器人A与空间多分支机器人之间的作用力信息，根据此信息进一步计算出工业机器人系统A的控制指令；