空间智能软体机械臂动力学建模与控制

张翔; 刘红卫; 刘卓群; 闫振国; 陈小前; 黄奕勇

doi:10.11959/j.issn.2096-6652.201905

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空间智能软体机械臂动力学建模与控制

学术论文 | 更新时间：2024-06-05

- 空间智能软体机械臂动力学建模与控制
- Dynamical modeling and intelligent control of space soft manipulator
- 智能科学与技术学报 2019年1卷第1期页码：52-61
- 作者机构：
  
  1. 军事科学院国防科技创新研究院，北京100071
  2. 国防科技大学空天科学学院，湖南长沙410073
- 作者简介：
  
  [ "张翔（1988- ），男，湖北孝感人，军事科学院国防科技创新研究院博士后，主要研究方向为空间软体机器人、航天器在轨服务等。" ]
  [ "刘红卫（1986-），男，河北邢台人，军事科学院国防科技创新研究院副研究员，主要研究方向为飞行器动力学与控制、空间智能软体机器人、卫星重力场测量等。" ]
  [ "刘卓群（1993- ），男，山东招远人，博士，主要研究方向为空间柔性机械臂。" ]
  [ "闫振国（1993- ），男，江苏丰县人，博士，主要研究方向为空间目标检测与识别。" ]
  [ "陈小前（1975- ），男，湖南双峰人，军事科学院国防科技创新研究院研究员，主要研究方向为飞行器总体设计、航天器在轨服务、微纳卫星设计与应用。" ]
  [ "黄奕勇（1972- ），男，湖南郴州人，军事科学院国防科技创新研究院研究员，主要研究方向为飞行器总体设计、航天器在轨服务等。" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目;The National Natural Science Foundation of China(11702320);军内科研项目;Military Research Projects(JK20182A020256);军内科研项目;Military Research Projects(JK20172A04234)
- DOI：10.11959/j.issn.2096-6652.201905
  中图分类号： TP242.6
- 网络出版日期：2019-03，
  
  纸质出版日期：2019-03-20
- 稿件说明：
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张翔, 刘红卫, 刘卓群, 等. 空间智能软体机械臂动力学建模与控制[J]. 智能科学与技术学报, 2019,1(1):52-61.

Xiang ZHANG, Hongwei LIU, Zhuoqun LIU, et al. Dynamical modeling and intelligent control of space soft manipulator[J]. Chinese journal of intelligent science and technology, 2019, 1(1): 52-61.
张翔, 刘红卫, 刘卓群, 等. 空间智能软体机械臂动力学建模与控制[J]. 智能科学与技术学报, 2019,1(1):52-61. DOI： 10.11959/j.issn.2096-6652.201905.

Xiang ZHANG, Hongwei LIU, Zhuoqun LIU, et al. Dynamical modeling and intelligent control of space soft manipulator[J]. Chinese journal of intelligent science and technology, 2019, 1(1): 52-61. DOI： 10.11959/j.issn.2096-6652.201905.

摘要

空间智能软体机械臂因其结构轻巧、灵活可变、可折叠收缩等特性，在航天器在轨服务任务中，将具有广阔的应用前景。首先提出了一种全向驱动的模块化软体机械臂设计方案，利用刚柔耦合动力学理论建立了气控驱动的软体机械臂动力学模型，基于深度回归卷积神经网络理论建立了空间非合作目标检测与识别算法，为空间软体机械臂智能控制奠定了技术基础。进一步地，设计并研制了软体机械臂地面原理样机及其试验系统，通过地面试验，对软体机械臂的自主运动控制和识别算法进行了初步验证。

Abstract

Space intelligent soft manipulator shows a broad prospect in the application of on-orbit service

due to its lightweight

dexterity and foldability.In this paper

a design of a modular soft manipulator with omnidirectional drivers was proposed.The dynamical model of the proposed soft manipulator was developed based on the rigid-flexible coupling system dynamics.The detection and recognition algorithm for space non-cooperative objects was designed based on deep regression convolution neural network.Both the dynamical model and the algorithm are the foundation for the intelligent control of the soft manipulator.Moreover

an experiment system of the soft manipulator was designed and developed

and the autonomous motion control and the recognition algorithm were validated.

关键词

Keywords

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