《面向大負載在軌操作任務的太空機械臂軌跡最佳化研究》是依託北京郵電大學，由賈慶軒擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：面向大負載在軌操作任務的太空機械臂軌跡最佳化研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：賈慶軒
- 依託單位：北京郵電大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著空間探索的不斷深入，利用太空機械臂進行大型結構組裝與更換具有重要意義。目前由於缺乏太空機械臂操作大負載空間結構的系統研究，使得太空機械臂的在軌套用受到極大限制。本課題針對太空機械臂大負載軌跡最佳化問題，研究大負載情況下太空機械臂的動力學特性，以負載最大化為目標進行太空機械臂軌跡最佳化，並針對負載模型未知的情況，進行多約束條件下太空機械臂軌跡規劃研究。.本課題將以空間運算元代數和多體動力學為理論基礎，著重分析太空機械臂負載能力的影響因素，建立機械臂關節力矩和太空飛行器基座與負載能力的約束方程；綜合考慮臂桿柔性與關節最大驅動能力，分別採用粒子群算法和間接最佳化控制算法針對點到點任務和軌跡跟蹤任務開展空間機械臂負載最大化的軌跡最佳化研究；針對負載模型的不確定性，採用攝動量軌跡最佳化算法解決太空機械臂多約束條件下的軌跡規劃問題；並開展微重力環境下的相關實驗研究。研究成果對於解決機械臂操作大負載問題具有普遍性。
結題摘要
隨著我國航天事業的不斷發展，載人航天工程已全面轉入空間站階段，太空作業需求也變得越來越複雜。太空機械臂作為空間站構建和維護的重要工具，利用其進行大型結構組裝與更換具有重要意義。本課題面向太空機械臂大型結構轉移等操作任務，針對太空機械臂軌跡最佳化問題開展研究工作，取得了如下研究成果： 給出了負載能力的關鍵影響因素，提出了太空機械臂動態負載能力評估算法；面向點到點和軌跡跟蹤兩類任務，分別提出了能夠套用於實際系統的太空機械臂負載最大化軌跡最佳化算法；提出了能夠套用於負載未知情況下且滿足太空機械臂運行約束條件的軌跡規划算法；建立了一套能夠模擬太空機械臂大負載在軌操作任務的地面實驗平台。 通過上述研究工作的開展，課題組在太空機械臂負載能力分析方法、大負載情況下軌跡最佳化方法以及大負載空間機械臂地面實驗驗證方法等方面取得了突破，形成了較為系統的理論體系。研究成果對於解決太空機械臂操作大負載問題具有普遍性，同時能夠為我國太空機械臂在軌套用提供的理論鋪墊和技術支撐。 此外，在本項目資助下，課題組在國內外期刊上總計發表學術論文20篇，其中包括SCI檢索10篇和EI檢索10篇；申請相關研究的發明專利4項，其中1項已授權，3項已公開；培養了副教授2名，博士研究生3名，碩士研究生4名，優秀碩士學位論文1篇。
