[实用新型]一种机械手抓取悬停目标物模拟系统

说明书

本实用新型实施例公开了一种机械手抓取悬停目标物模拟系统，其包括目标星系统、服务星系统和综合控制系统。目标星系统用于模拟卫星在轨运动；服务星系统用于模拟航天设备和机械臂；综合控制系统与目标星系统和服务星系统通信连接，其用于目标星系统和服务星系统实时位置的采集、分析、发送、用户显示和数据保存。本实用新型实施例的机械手抓取悬停目标物模拟系统可以用来模拟空间站的来访悬停飞行器，并根据太空中机械臂与来访舱段的相对运动情况控制移动目标的运动，通过数学仿真验证控制策略的有效性，最后通过地面实物抓捕试验对空间机械臂的捕获能力进行验证，同时对所设计的移动目标模拟系统的工作性能进行考核，并检验控制策略的合理性。

技术领域

本实用新型涉及空间技术相关技术领域，具体地说是涉及一种机械手抓取悬停目标物模拟系统。

背景技术

空间机械臂作为航天关键技术之一，已经进入太空许多年，其在在轨服务方面有着无可比拟的优势，受到了人类越来越多的关注。美国、日本等航天强国对空间机械臂的使用已具备相当多的经验，其在空间中表现出的强大的支持和服务能力，对太空探索起到了非常大的推动作用。悬停飞行器的捕获是空间机械臂重要的在轨任务之一。未来我国空间站在建设初期会频繁进行舱段对接，并且会面临载人航天器和货运飞船的来访，若只依靠来访航天器的自主动力进行对接，会有消耗燃料、冲力太大、控制精度要求高等困难，而使用空间机械臂进行辅助对接则会回避掉这些问题。

悬停飞行器的捕获任务主要是指空间机械臂对来访悬浮飞行器进行捕获、拖动和锁紧等一系列动作，然后将其送入指定位置，辅助完成来访舱段与空间站节点舱对接口的对接任务。为了确保机械臂的捕获能力及验证机械臂捕获策略的正确性，在上天之前必须对其进行大量的地面模拟抓捕试验。由于飞行器在微重力太空环境中运动，因此在进行地面试验时，需要提供接近零重力的环境。另外，真实的悬停飞行器质量和惯量均较大，并且运动是6自由度的，在地面环境进行真、缩比试验等多种方式配合进行地面模拟试验。完全真实的物理仿真试验几乎是不可能。因此，需要提供一种机械手抓取悬停目标物模拟系统。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型公开了一种机械手抓取悬停目标物模拟系统。

所述机械手抓取悬停目标物模拟系统可以包括目标星系统、服务星系统和综合控制系统。其中，目标星系统可以用于模拟卫星在轨运动；服务星系统可以用于模拟航天设备和机械臂；所述综合控制系统与所述目标星系统和所述服务星系统通信连接；综合控制系统可以用于目标星系统和服务星系统实时位置的采集、分析、发送、用户显示和数据保存。

根据本实用新型的一个优选实施方式，所述目标星系统包括目标星控制模块、目标星惯性导航模块和目标星驱动模块；所述目标星惯性导航模块和所述目标星驱动模块通过串口与所述目标星控制模块相连接。

根据本实用新型的一个优选实施方式，所述目标星控制模块包括目标星控制计算机；所述目标星驱动模块包括目标星气泵电机和由目标星气泵电机驱动的目标星气泵；所述目标星惯性导航模块包括目标星三轴加速度传感器和目标星陀螺仪传感器；所述目标星气泵电机、所述目标星三轴加速度传感器和所述目标星陀螺仪传感器与所述目标星控制计算机相连接；所述目标星控制计算机与所述综合控制系统通信连接。

根据本实用新型的一个优选实施方式，所述服务星系统包括服务星控制模块、服务星惯性导航模块、服务星驱动模块和手眼模块；所述服务星惯性导航模块、所述服务星驱动模块和所述手眼模块通过串口与所述服务星控制模块相连接；其中，所述手眼模块包括视觉传感器和机械臂。

根据本实用新型的一个优选实施方式，所述服务星控制模块包括服务星控制计算机；所述服务星惯性导航模块包括服务星三轴加速度传感器和服务星陀螺仪传感器；所述服务星驱动模块包括服务星气泵电机和由服务星气泵电机驱动的服务星气泵；所述服务星气泵电机、所述服务星三轴加速度传感器和所述服务星陀螺仪传感器与所述服务星控制计算机相连接；所述服务星控制计算机与所述综合控制系统通信连接。