[发明专利]航天器机械臂柔性随动控制重力补偿方法

摘要

本发明公开了一种航天器机械臂的柔性随动控制重力补偿方法，柔性随动控制中将六维力传感器设置在机械臂末端与负载之间，该方法通过控制机械臂使负载处于多个不同的空间姿态，在负载无外力作用的情况下，记录每个空间姿态下六维力传感器的测量数据并根据力与力矩的物理关系，由测量数据计算得到负载的重力大小G及负载重心的坐标；并根据负载的受力情况对重力的影响进行补偿。本发明的方法，用机械臂系统本身测量负载的重力和重心位置，设计的算法计算出六维力传感器测得6个分量的重力补偿值，解决了机械臂柔性随动控制中的重力补偿问题。

主权项

一种航天器机械臂的柔性随动控制重力补偿方法，其中柔性随动控制中将六维力传感器设置在机械臂末端与负载之间，该方法包括如下步骤：1）控制机械臂使负载处于多个不同的空间姿态，在负载无外力作用的情况下，记录每个空间姿态下六维力传感器的测量数据；2）根据力与力矩的物理关系，由步骤1）的测量数据计算得到负载的重力大小G及负载重心在六维力传感器自身坐标系中的坐标（x，y，z）；3）在负载有外力作用的情况下，实时根据重力在六维力传感器的自身坐标系中的方向，将重力在六维力传感器的自身坐标系的三个坐标轴上投影得到三个重力分量Gx、Gy、Gz，分别作为六维力传感器的自身坐标系中X、Y、Z轴力分量的重力补偿值；4）由公式MGx=Gz×y－Gy×z，MGy=Gx×z－Gz×x，MGz=Gy×x－Gx×y，计算得到六维力传感器自身坐标系中X、Y、Z轴上由重力引起的三个力矩分量MGx、MGy、MGz，分别作为六维力传感器自身坐标系中X、Y、Z轴上力矩分量的补偿值；5）在负载有外力作用的情况下，六维力传感器测得的三个力分量为Fx、Fy、Fz，三个力矩分量为Mx、My、Mz，补偿得到外力在六维力传感器自身坐标系中的作用力为（Fx－Gx，Fy－Gy，Fz－Gz），作用力矩为（Mx－MGx，My－MGy，Mz－MGz），重力补偿完成。