自旋目标自主捕获运动特性分析与地面模拟方法研究

"该文主要探讨了在轨服务任务中，如何进行非合作自旋目标的自主捕获操作，分析了自旋目标的运动特性，并提出了相应的地面模拟方法。研究建立了一个简化的自旋目标模型，同时分析了其运动模拟的需求。文章提出了两种基于6自由度工业机器人的运动模拟方案，分别是基于机械臂末端运动的常规模拟法和基于机械臂肩部奇异点的自旋运动模拟法，并通过原理介绍和试验仿真验证了这些方法的可行性和有效性。" 在自主捕获过程中，针对非合作自旋目标，即那些无法主动配合捕获操作的太空目标，如废弃卫星或碎片，理解其运动特性至关重要。自旋目标在轨道上的旋转行为增加了捕获的复杂性，因为它会导致目标的姿态不断变化，这对捕获策略的规划和执行提出了高精度和快速响应的要求。 为了应对这一挑战，研究者首先构建了一个简化的自旋目标模型，该模型能够反映目标的主要动态特性，如自旋速度、自旋轴方向和形状等因素。通过分析这个模型，可以预测和理解目标在捕获过程中的运动状态，为设计有效的捕获策略提供理论基础。 接下来，针对这些运动特性，研究提出了地面运动模拟方案。其中，基于机械臂末端运动的常规模拟法是通过控制工业机器人的末端执行器来模拟目标的运动轨迹，这种方法直观且易于实现，但可能难以精确模拟复杂的自旋行为。而基于机械臂肩部奇异点的自旋运动模拟法则利用机器人关节的奇异配置来模拟目标的自旋，这种方法能更好地模拟自旋运动，但可能对机器人的控制系统提出更高的要求。 通过理论分析和仿真试验，这两种方法都显示出了良好的性能，能够在地面环境下有效地模拟自旋目标在空中的运动，从而为在轨服务任务的前期准备和操作训练提供了有力支持。这些研究成果对于提升我国在太空清理、卫星维修等在轨服务领域的技术水平具有重要意义，同时也为未来的空间操作任务提供了有价值的参考。