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[发明专利]一种空间机械臂抓捕非合作目标构型设计方法-CN202310591016.3在审
发明人： 陈欢龙;王碧;肖余之;靳永强;李宁;沈涛;赵真;花俊 -专利权人：上海宇航系统工程研究所
申请日： 2023-05-24 - 公布日： 2023-10-10 - 主分类号： B25J11/00 文献下载
摘要：一种空间机械臂抓捕非合作目标构型设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立空间机器人仿真模型和机械臂运动约束条件库，所述空间机器人包括基座(1)、机械臂(2)；步骤2，依据抓捕非合作目标的任务约束条件设计机械臂目标位置；步骤3，求机械臂逆解，并选取满足任务约束条件的构型。本发明通过机械臂在轨构型设计，避免了机械臂与基座、目标间的接触碰撞或干涉，保证多约束条件下空间机器人执行任务的安全。
一种空间机械抓捕合作目标构型设计方法

[发明专利]一种空间机械臂关节运动范围设计方法-CN202211137506.8在审
发明人：王碧;肖余之;李宁;陈欢龙;靳永强;刘鲁江;杨东春;杨国财;赵真;江晟 -专利权人：上海宇航系统工程研究所
申请日： 2022-09-19 - 公布日： 2023-01-13 - 主分类号： B25J19/00 文献下载
摘要：本发明提供一种空间机械臂关节运动范围设计方法，包括如下步骤：S1、建立空间机器人的机械臂的任务起点和终点；S2、依据任务条件，规划机械臂轨迹，输出机械臂关节运动范围；S3、完成所有任务轨迹规划，确定机械臂关节运动范围。本发明解决了多任务下机械臂关节运动范围的设计问题，提出了一种空间机械臂关节运动范围设计方法，降低了机械臂不可达的风险，保证空间机器人多任务可行性。本方法具有成本低，快捷方便，模拟效果逼真，使用范围广的特点，可广泛应用于空间机器人机械臂的任务仿真和设计。
一种空间机械关节运动范围设计方法

[发明专利]一种空间目标抓捕试验系统的运动模拟器运动分配方法-CN202110615568.4有效
发明人：谭明朗;陈欢龙;袁秋帆;刘晓坤;阳光烈;刘鲁江;宋斌;靳永强;肖余之 -专利权人：上海宇航系统工程研究所
申请日： 2021-06-02 - 公布日： 2022-09-30 - 主分类号： G05D1/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种空间目标抓捕试验系统的运动模拟器运动分配方法。空间目标抓捕半物理试验系统中通常配备两个附带移动基座的六自由度工业机械臂，安装在一维运动导轨上，作为空间中两物体六自由度运动模拟器。由于机械臂只能模拟出在其工作空间内的运动，但是空间中物体的质心绝对运动范围是非常大的。因此运动模拟器一般用于模拟相互距离较近的物体之间的相对运动。本发明的目的在于已知两空间中运动物体的相对位姿的情况下，通过适当的运动分配策略，将相对运动合理地分配到每个运动模拟器中，既保证相对运动模拟效果，又满足实物系统的可实现性。本发明既适用于合作/非合作目标，也适用于空间目标交会对接试验系统。
一种空间目标抓捕试验系统运动模拟器分配方法

[发明专利]一种气浮和轮式结合的卫星运动模拟器通用底盘-CN202210715442.9在审
发明人：赵真;肖余之;朱虹;靳宗向;靳永强;陈欢龙;王碧;邹怀武;徐志刚;贺云;白鑫林;孙银金 -专利权人：上海宇航系统工程研究所
申请日： 2022-06-22 - 公布日： 2022-09-16 - 主分类号： B64G7/00 文献下载
摘要：气浮和轮式结合的卫星运动模拟器通用底盘，应用于在地面气浮台上模拟空间卫星姿态和轨道控制。通用底盘由底盘框架、气浮垫组、方向舵轮、吸盘制动器、激光测距传感器、铅酸电池组、不间断电源、配电箱、主控计算机、测控计算机组成。本发明可以实现在气浮台上的平面内3个方向的可控运动，可以测量相对位置、姿态，当多个模拟器使用可以实现绝对运动和相对运动控制。
一种轮式结合卫星运动模拟器通用底盘

[发明专利]一种空间双臂机器人协同抓捕目标的控制方法-CN201811335647.4有效
发明人： 陈欢龙;沈晓凤;宋斌;王碧;葛卫平;肖余之;何志文;张庆展 -专利权人：上海宇航系统工程研究所
申请日： 2018-11-11 - 公布日： 2022-03-29 - 主分类号： B64G4/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种空间双臂机器人抓捕目标的协同控制方法，包括：建立空间双臂机器人基座和机器人的独立动力学模型；根据空间机器人基座零距离停靠控制方法，控制两个飞行器的相对位置和视线指向；机械臂基于视觉伺服的协同规划与控制方法使两个机械臂同时到达目标；空间机器人的动力学与运动学耦合补偿方法，利用相对导航信息估计基座与目标相对运动的耦合，补偿机械臂的运动，同时利用机械臂的状态估算对平台的反作用力，作为前馈补偿基座控制。本发明针对空间双臂机器人抓捕问题，提供一种抓捕翻滚目标的协同控制方法，保证双臂对目标抓捕的时间一致性，再通过基座和两个机械臂的互相补偿，达到高精度抓捕的目的。
一种空间双臂机器人协同抓捕目标控制方法

[发明专利]一种基于推力器开关控制的绳系组合体拖曳移除方法-CN201710536490.0有效
发明人：张庆展;郑鹏飞;葛卫平;宋斌;范庆玲;肖余之;刘鲁江;靳永强;颜根廷;康志宇;陈欢龙;何志文;梁维奎 -专利权人：上海宇航系统工程研究所
申请日： 2017-07-04 - 公布日： 2020-10-23 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于推力器开关控制的绳系组合体拖曳移除方法，包括：步骤1，飞行器捕获目标形成稳定绳系组合体调整为水平构型后，相对目标悬停且保持系绳张紧；步骤2，飞行器沿系绳方向推力器工作，系绳收放装置释放系绳；步骤3，当系绳释放速度大于设定速度时，推力器关机，飞行器开始加速靠近目标，系绳收放装置回收系绳；步骤4，当系绳回收速度大于设定速度时，推力器开机，飞行器开始加速远离目标，系绳收放装置释放系绳；步骤5，重复步骤3和步骤4，直至绳系组合体变轨至目标轨道；步骤6，调整组合体为垂直构型后，释放目标，完成拖曳移除任务。本发明为基于系绳连接的抓捕载荷实现对废弃卫星的拖曳移除提供了有利条件。
一种基于推力开关控制组合拖曳方法

[发明专利]一种基于机械臂负载质量和传感器零漂在线辨识的重力补偿方法-CN201710640938.3有效
发明人：沈晓凤;陈欢龙;赵真;王碧;肖余之;靳永强;范庆玲;江晟 -专利权人：上海宇航系统工程研究所
申请日： 2017-07-31 - 公布日： 2020-08-18 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明提供一种机械臂负载质量和传感器零漂在线辨识的重力补偿方法，包括：S1：采用负载质心质量辨识模块获取机械臂末端的负载的质心和质量并进行辨识，得到负载的辨识质心和辨识质量；S2：采用传感器零漂辨识模块读取传感器的数值，并根据所述辨识质心和辨识质量计算得到传感器零漂；S3：采用重力补偿模块根据所述传感器零漂对传感器的数值进行重力补偿。该方法可解决由于重力影响机械臂末端负载对末端六维力传感器引入附加力和力矩作用，以及传感器零漂误差的存在将导致传感器数值不准确影响最终的力控制效果等问题，由于传感器零漂的不确定性，决定了其需要在线辨识的需求。
一种基于机械负载质量传感器在线辨识重力补偿方法

[发明专利]一种绳系组合体姿态机动协同控制方法-CN201710536498.7有效
发明人：张庆展;郑鹏飞;葛卫平;宋斌;范庆玲;刘鲁江;肖余之;靳永强;康志宇;颜根廷;何志文;陈欢龙 -专利权人：上海宇航系统工程研究所
申请日： 2017-07-04 - 公布日： 2020-06-16 - 主分类号： G05B11/42 文献下载
摘要：本发明公开了一种绳系组合体姿态机动协同控制方法。包括如下步骤：根据拖曳移除任务要求，确定绳系组合体姿态机动的目标姿态,包括组合体、飞行器及废弃卫星三者的目标姿态；设计组合体、飞行器及废弃卫星三者跟踪同一个姿态规划路径及单轴依次机动的协同策略；根据三者姿态机动能力的最小者，确定姿态机动规划路径的角加速度及最大角速度；并采用匀加速‑匀速‑匀减速方式，规划绳系组合体姿态机动路径；设计组合体、飞行器及废弃卫星三者的姿态控制律，实现绳系组合体姿态机动的协同控制。本发明解决了绳系组合体姿态机动过程的协同控制问题，为飞行器利用基于系绳连接的抓捕载荷实现对废弃卫星的拖曳移除提供了有利条件。
一种组合姿态机动协同控制方法

[发明专利]一种基于系绳连接对失控卫星消旋的有效张力判定方法-CN201710809934.3有效
发明人：张庆展;郑鹏飞;葛卫平;宋斌;何志文;陈欢龙;闫海江;颜根廷;肖余之;江晟 -专利权人：上海宇航系统工程研究所
申请日： 2017-09-11 - 公布日： 2020-01-07 - 主分类号： G01L5/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于系绳连接对失控卫星消旋的有效张力判定方法，包括根据飞行器相对失控卫星的位置及失控卫星的自旋轴，将垂直于失控卫星自旋轴的本体平面分为四个象限；根据飞行器在失控卫星本体平面的投影位置，定义有效张力象限；利用相对导航设备实时测量抓捕载荷抓捕点在失控卫星本体平面的位置，当抓捕点位于有效张力象限时，利用张力控制装置输出的系绳张力判定为有效张力，当抓捕点位于有效张力象限以外时，判定为无效张力。本发明通过系绳对失控目标消旋的有效张力判定问题，为通过系绳对失控卫星的消旋提供了有利条件。
一种基于系绳连接失控卫星有效张力判定方法

[发明专利]一种单自由度大柔性负载模拟器-CN201510892472.7有效
发明人：赵真;陈欢龙;刘春保;王碧;李宁 -专利权人：上海宇航系统工程研究所
申请日： 2015-12-08 - 公布日： 2019-08-23 - 主分类号： G01M99/00 文献下载
摘要：一种单自由度大柔性负载模拟器，其主驱动电机为驱动柔性负载的驱动装置；角度编码器安装在主驱动电机的输出端，主要用于实时测量主驱动电机的运行状态；测控计算机实现数据采集、处理，以及不同控制模型的建立和下载；柔性动力学模型解算计算机依据大柔性负载的有限元模型，建立柔性动力学模型，输入为角加速度输出为扭转力矩；电机驱动控制器和加载伺服电机共同实现对主驱动电机的负载扭矩加载。其加载指令由测控计算机向电机驱动控制器实时发送；扭矩传感器安装在加载伺服电机和主驱动电机的同轴上，用于监视加载伺服电机的扭矩输出。加载伺服电机输出扭矩与指令扭矩有偏差，将通过测控计算机向电机驱动控制器发送指令，实现力矩补偿。
一种自由度柔性负载模拟器

[发明专利]配置空间机械臂的空间飞行器的地面模拟系统-CN201811357788.6在审
发明人：赵真;陈欢龙;沈晓凤;刘玉;肖余之;顾冬晴;陈凤;江晟 -专利权人：上海宇航系统工程研究所
申请日： 2018-11-15 - 公布日： 2019-04-12 - 主分类号： B64G7/00 文献下载
摘要：配置空间机械臂的空间飞行器的地面模拟系统，包括：直线运动基座、卫星本体运动模拟器、电缆随动系统、卫星相对测量系统、空间机械臂系统和控制器；直线运动基座用于模拟空间飞行器的运动轨道；卫星本体运动模拟器用于模拟卫星空间六自由度运动；卫星相对测量系统用于模拟测量空间飞行器对目标卫星的相对测量；空间机械臂系统用于模拟运动目标的动态跟踪、抓捕；控制器用于对卫星本体运动模拟器、卫星相对测量系统和空间机械臂系统进行状态管理、数据采集、处理及不同控制模型的建立和下载。通过实体模拟空间飞行器识别能力、抓捕能力，能有效反映空间飞行器的测量误差、控制误差和执行误差，能对空间飞行器进行有效的全过程测试和性能评估。
空间飞行器相对测量系统空间机械臂运动模拟器卫星本体地面模拟系统直线运动基座配置空间控制器机械臂卫星空间六自由度全过程测试动态跟踪控制模型控制误差模拟测量模拟空间模拟卫星模拟运动目标卫星实体模拟数据采集随动系统相对测量性能评估运动轨道状态管理飞行器下载电缆测量

[发明专利]空间失效卫星操控综合试验系统-CN201811357808.X在审
发明人：赵真;陈欢龙;沈晓凤;刘玉;肖余之;范庆玲;顾冬晴;陈凤;江晟;胡冰山 -专利权人：上海宇航系统工程研究所
申请日： 2018-11-15 - 公布日： 2019-03-22 - 主分类号： B25J19/00 文献下载
摘要：本发明公开了空间失效卫星操控综合试验系统，包括中央控制单元、测控单元、运动与环境模拟单元、操控机械臂单元、遥操作单元和视景仿真单元，测控单元是各单元信息交互的中枢环节，中央控制单元用于空间失效目标操控动力学与控制模型的开发和下载，仿真过程中进行数据存储和监控；测控单元用于运行各类动力学与控制软件、数据采集和处理软件、测控软件，并完成各控制指令的实时生成和发送；运动与环境模拟单元用于模拟空间中服务星、目标星运动；操控机械臂单元用于模拟对失效目标星的空间捕获；遥操作单元用于通过遥操作控制操控平台和机械臂运动，完成指定任务；视景仿真单元用于根据数学仿真和实测数据，驱动视景模型，再现空间操控过程。
操控测控单元遥操作环境模拟单元中央控制单元综合试验系统机械臂单元视景仿真动力学目标星数据采集和处理机械臂运动操控平台测控软件单元信息仿真过程空间捕获控制模型控制软件控制指令模拟空间目标操控实测数据实时生成数据存储数学仿真卫星视景下载中枢发送驱动监控环节开发服务

[发明专利]空间站α对日定向装置驱动性能地面半物理测试系统-CN201610553012.6有效
发明人：赵真;陈欢龙;马超;钱志源;王志易 -专利权人：上海宇航系统工程研究所
申请日： 2016-07-14 - 公布日： 2018-10-12 - 主分类号： B64G7/00 文献下载
摘要：本发明提供一种空间站α对日定向装置驱动性能地面半物理测试系统，包括：高刚度龙门架（铸铁龙门架（101）、滚珠丝杠导轨（102）、导轨运动电机（103）、升降台（104））、基座（铸铁平台（201）、重载导轨（202）、自锁滑台（203））、加载系统（力矩电机（301）、角度传感器（302）、扭矩传感器（303））、扰动载荷测量系统（扭矩传感器（401）、支撑法兰（402）、安全保护栏（403））、α对日定向装置（5），它可以考核空间站α对日定向装置驱动大柔性太阳电池翼负载在启动、运行、制动等过程中的驱动性能，并可用于α对日定向系统闭环控制策略的设计和评估。
空间站对日定向装置驱动性能地面物理测试系统

[发明专利]一种单轴高精度伺服控制系统调测装置-CN201610633714.5在审
发明人：赵真;王碧;陈欢龙 -专利权人：上海宇航系统工程研究所
申请日： 2016-08-04 - 公布日： 2016-11-16 - 主分类号： G05B19/414 文献下载
摘要：一种的单轴高精度伺服控制系统调测装置，包括：伺服控制组件、伺服角度编码器、伺服扭矩传感器、传动机构/扭力杆、惯量盘、加载扭矩传感器、监测角度编码器、扰动模拟力矩电机和安装支架九个部分。安装支架对整个测试装置提供各类安装机械接口，包括伺服控制组件、伺服扭矩传感器、加载扭矩传感器和扰动模拟力矩电机的安装面，以及其他组件的相对位置。同时，安装支架上布置有高精移动导轨，可以实现各类传动链组合。通过本发明可以方便地实现对伺服机构的传动间隙、传动刚度、负载偏心、扰动阻力矩等进行适应性调整，从而对伺服控制系统进行控制方案设计与效果评估。
一种高精度伺服控制系统装置

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