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申请/专利权人：北京控制工程研究所

摘要：空间机械臂与航天器基座的协同自主避障规划方法及系统，属于空间控制技术领域。此协同自主避障规划方法包括：在任务空间对空间机械臂的末端进行路径规划；依次选取末端的运动路径点数据，求解末端的运动路径点数据对应的关节角度；基于当前航天器基座的姿态角和空间机械臂的关节角度进行碰撞检测；当检测到发生碰撞时，通过对航天器基座的姿态进行自适应调整，使得空间机械臂避开障碍物继续运动，从而实现空间机械臂与航天器基座的协同自主避障规划。

主权项：1.空间机械臂与航天器基座的协同自主避障规划方法，其特征在于，包括：1在任务空间对空间机械臂的末端进行路径规划，得到末端在任务空间的运动路径点数据；依顺序选取运动路径点数据，重复执行2至5操作：2根据航天器基座当前姿态角、当前空间机械臂末端运动路径点数据，计算空间机械臂关节角度；3根据航天器基座当前姿态角、空间机械臂关节角度，进行碰撞检测；如发生碰撞，转至执行4；如不发生碰撞，当前航天器基座姿态角为目标姿态角，空间机械臂关节角度为目标关节角，转至执行5；4通过对航天器基座的姿态角进行自适应调整，并重新求解空间机械臂关节角度，直至使空间机械臂与障碍物不发生碰撞；不碰撞时，航天器基座姿态角为目标姿态角，对应的空间机械臂关节角度为目标关节角；41保持空间机械臂末端位姿不变，采用逆运动学方法，分别计算在航天器基座三轴姿态角调整±Δ时，所对应的空间机械臂关节角度；其中，调整前航天器基座的姿态角为[φsθsψs]，Δ为调整步长，φs为滚动角，θs为俯仰角，ψs为偏航角；42分别计算姿态角变化前后空间机械臂与障碍物的距离变化量，组成数列[Δdφ+，Δdφ-，Δdθ+，Δdθ-，Δdψ+，Δdψ-]，Δdφ+为仅航天器基座滚动角调整+Δ时的距离变化量，Δdφ-为仅航天器基座滚动角调整-Δ时的距离变化量，Δdθ+为仅航天器基座俯仰角调整+Δ时的距离变化量，Δdθ-为仅航天器基座俯仰角调整-Δ时的距离变化量，Δdψ+为仅航天器基座偏航角调整+Δ时的距离变化量，Δdψ-为仅航天器基座偏航角调整-Δ时的距离变化量；43选取距离变化量最大值所对应的单轴角及方向进行姿态角调整，设i为[Δdφ+，Δdφ-，Δdθ+，Δdθ-，Δdψ+，Δdψ-]中最大值对应的序号，i的取值依次为0～5，根据i的取值计算滚动角变化系数dφ、俯仰角变化系数dθ、偏航角变化系数dψ： 44取在保持空间机械臂末端位姿不变的条件下，采用逆运动学的方法，重新计算航天器基座姿态角对应的空间机械臂关节角度；45进行碰撞检测，如果检测到发生碰撞，则返回步骤44，重新计算；否则，当前得到的航天器基座姿态角为目标姿态角，对应的空间机械臂关节角度为目标关节角，转至步骤5；5控制航天器基座姿态调整至目标姿态角，控制空间机械臂的各关节运动至目标关节角，空间机械臂末端到达当前末端运动路径点。

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