自由漂浮空间机器人连续路径规划方法

"自由漂浮空间机器人的笛卡尔连续路径规划" 在空间机器人技术中，自由漂浮空间机器人由于其特殊的运行环境和运动特性，其路径规划问题相较于地面机器人更为复杂。传统的基于位置级逆运动学的方法在笛卡尔连续路径规划上存在局限性，因为这种规划方式容易导致基座受到机械臂运动的扰动，同时不适用于动态环境中的连续轨迹执行。针对这一问题，文章提出了一种基于速度级逆运动学方程的新型路径规划方法。 该方法的主要目标包括五个方面： 1) 惯性空间连续位姿跟踪：确保机器人在惯性坐标系下能够实现连续的位姿（位置和姿态）跟踪。 2) 基座姿态无扰动的连续位置跟踪：在不影响基座姿态的情况下，实现机械臂的连续位置移动。 3) 基座姿态无扰动的连续姿态跟踪：在保持基座稳定的同时，完成机械臂的连续姿态变化。 4) 基座姿态调整的连续位置跟踪：在调整基座姿态的过程中，依然能够进行连续的位置跟踪。 5) 基座姿态调整的连续姿态跟踪：在改变基座姿态的同时，保证机械臂的连续姿态轨迹。 为了克服动力学奇异问题，即机器人在某些特定配置下可能出现无穷大的力或力矩，文中采用了阻尼最小方差法。这种方法可以有效地避免动力学奇异点，保证路径规划的连续性和平滑性，从而提高机器人的运动性能和轨迹执行的稳定性。 通过仿真验证，该方法展示了良好的效果，证明了其在自由漂浮空间机器人路径规划中的有效性。这项工作对于提升空间机器人在任务执行时的灵活性、精度和效率具有重要意义，特别是在执行复杂的太空操作如组装、维修或探索任务时。 关键词涉及的空间机器人、连续路径规划、零反作用机动和动力学奇异，都是该领域的重要研究方向。空间机器人需要在微重力环境下实现精确的运动控制，连续路径规划则保证了动作的连贯性，零反作用机动旨在减少对基座的影响，而动力学奇异的处理是保证机器人安全和高效运行的关键。这些研究对于推动空间机器人技术的发展和实际应用具有深远影响。