[发明专利]空间机器人非合作目标自主识别与捕获方法

摘要

空间机器人非合作目标自主识别与捕获方法包括基于立体视觉的位姿测量1、空间机器人目标捕获自主路径规划2、空间机器人系统协调控制3等主要步骤。基于立体视觉的位姿测量1对左、右相机图像进行实时处理，包括平滑滤波、边沿检测、直线提取等，计算非合作目标星相对于基座和末端的位姿；空间机器人目标捕获自主路径规划2，根据位姿测量结果，实时规划各关节的运动轨迹；空间机器人系统协调控制3则将机械臂的控制与基座的控制协调进行，实现整个系统的最佳控制性能。该方法不要求目标星上安装标志器或角反射镜，也无需知道目标的几何尺寸，而是直接以航天器自身的部件作为识别和捕获的对象，所规划的路径能有效回避动力学与运动学奇异点。

主权项

1.空间机器人非合作目标自主识别与捕获方法，其特征在于包括以下步骤：(1)基于立体视觉的图像处理与非合作目标相对位置测量1，根据同步采集到的左、右相机图像，进行实时处理，包括平滑滤波、边沿检测、直线提取、目标特征识别、立体匹配与3D重构。基于重构的结果，最后计算出非合作目标星相对于空间机器人基座和末端的相对位置和姿态(2)空间机器人目标捕获自主路径规划2，根据相对位姿测量结果，即相对位置和姿态实时规划空间机器人各关节的运动轨迹——关节角和角速度以使机械臂末端接近并最终捕获目标；(3)空间机器人系统协调控制3，将空间机械臂各关节的控制与基座的姿态、轨道控制协调进行，控制机械臂各关节跟踪期望的位置和速度外，实现整个系统的最佳控制性能。