面向人在回路空間遙操作的操作者臂部行為感知與再現(xiàn)技術研究.pdf

1、在軌任務難度的不斷提高以及艙外活動時間的大幅延長，使得航天員執(zhí)行在軌操作任務的風險越來越大。而完全自主的空間機器人在面對未知環(huán)境時還難以勝任復雜多變的操作任務，因此，人在回路的空間遙操作技術逐漸成為實現(xiàn)在軌服務任務的一種重要方式。它將地面操作者的臂部行為作為控制輸入，引導空間機械臂復現(xiàn)人的操作行為，實現(xiàn)將人的智能引入遙操作回路，以人機結合的方式完成空間作業(yè)任務。
　　本文從操作者臂部行為感知、映射和再現(xiàn)三個方面開展研究，主要研究內(nèi)

2、容如下：
　　1、完成了臂部行為感知與映射子系統(tǒng)的設計，包括試驗系統(tǒng)的硬軟件組成和搭建流程；
　　2、分析了人體手臂構型并建立了運動學模型。針對人體手臂的構型特點，分析了其關節(jié)類型和自由度分配情況，建立了人體手臂的機構學模型，并運用基于關節(jié)本地參考坐標系的變換方法，建立了手臂的運動學模型；
　　3、設計了臂部行為識別與映射方法。首先，基于電磁跟蹤系統(tǒng)的位姿測量原理，設計了兩種臂部行為識別方法：一是基于傳感器位置信息的識

3、別方法；二是基于傳感器姿態(tài)信息的識別方法。然后，基于試驗機械臂與人體手臂構型，設計了兩種行為映射機制：一是基于末端等增量的行為映射方法；二是基于關節(jié)轉角的映射方法。最后，對整個臂部行為的識別映射機制進行了總結；
　　4、研究了臂部行為的空間再現(xiàn)技術。首先基于D-H方法對空間機械臂進行了運動學建模，并采用矩陣逆乘的方法對該模型進行逆運動學求解；其次，針對逆運動學多解問題，提出了一種基于關節(jié)轉動量最小化的多解優(yōu)選方法，并采用設定門限值