对偶四元数法求解自由浮动机器人运动学

摘要

在卫星维修,空间建造和轨道碎片清理等任务中,在轨服务机器人是最佳选择.在轨服务空间机器人通常由基座卫星和与其相连接的一个或多个机械臂组成.由于基座不固定,空间机械臂运动学比地面固定机械臂的情况要复杂得多.该文提出了一种求解在轨服务自由浮动机器人的运动学正逆解方法,以及它的速度运动学正逆解方法.该方法采用对偶四元数来进行运动学求解,因此比基于齐次变换的经典方法的计算效率更高.通过将动量守恒定律引入到运动学模型中来求解运动学问题,该方法适用于具有任意数量的机械臂、混合移动铰链和转动关节的空间机器人.已通过运动控制过程模拟对该方法进行了验证.