一種基于使用可靠度的空間機械臂控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供了一種基于使用可靠度的空間機械臂控制方法，包括：任務(wù)的第一控制周期結(jié)束后，獲得空間機械臂末端的空間位置誤差概率分布；依據(jù)所述空間位置誤差概率分布，獲得空間機械臂的使用可靠度；依據(jù)所述使用可靠度和預(yù)設(shè)的可靠度閾值，獲得調(diào)整量；依據(jù)預(yù)設(shè)的第一目標(biāo)空間位置信息和所述調(diào)整量，獲得第二目標(biāo)空間位置信息；所述第二目標(biāo)空間位置信息為在第二控制周期結(jié)束后所述空間機械臂末端的空間位置信息；本發(fā)明實施例還提供一種基于使用可靠度的空間機械臂控制系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案，可以實現(xiàn)提高空間機械臂的使用可靠性。
【專利說明】一種基于使用可靠度的空間機械臂控制方法及系統(tǒng)
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及自動化控制技術(shù)，尤其涉及一種基于使用可靠度的空間機械臂控制方法及系統(tǒng)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]目前，空間站設(shè)備的組裝、回收、維修及艙外活動都需要依賴空間機械臂來完成，由于空間機械臂處于微重力、高低溫交變、高輻射等惡劣的太空環(huán)境中，維修和維護十分困難，因此空間機械臂的可靠性成為世界航天技術(shù)的主要難點。空間機械臂的可靠性包括固有可靠性和使用可靠性，其中，固有可靠性在空間機械臂的設(shè)計和生產(chǎn)過程中就已經(jīng)確定，因此提高空間機械臂的使用可靠性是一個經(jīng)濟、有效地提高空間機械臂的任務(wù)完成質(zhì)量的方法。
[0003]空間機械臂都是按照預(yù)先設(shè)置好的任務(wù)規(guī)劃，執(zhí)行任務(wù)，需要在預(yù)設(shè)的時間到達預(yù)設(shè)的空間位置，然而，由于空間機械臂關(guān)節(jié)上的齒輪間隙或者傳感器噪聲等原因，空間機械臂在執(zhí)行任務(wù)后，實際到達的空間位置與預(yù)期的空間位置之間存在一定得誤差，如果空間機械臂繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)，任務(wù)的實際執(zhí)行結(jié)果與預(yù)期的執(zhí)行結(jié)果之間的誤差將越來越大，將導(dǎo)致空間機械臂的使用可靠性較低。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]有鑒于 此，本發(fā)明實施例提供了一種基于使用可靠度的空間機械臂控制方法及系統(tǒng)，以實現(xiàn)提高空間機械臂的使用可靠性。
[0005]本發(fā)明實施例提供了一種基于使用可靠度的空間機械臂控制方法，包括:
[0006]任務(wù)的第一控制周期結(jié)束后，獲得空間機械臂末端的空間位置誤差概率分布；
[0007]依據(jù)所述空間位置誤差概率分布，獲得空間機械臂的使用可靠度；
[0008]依據(jù)所述使用可靠度和預(yù)設(shè)的可靠度閾值，獲得調(diào)整量；
[0009]依據(jù)預(yù)設(shè)的第一目標(biāo)空間位置信息和所述調(diào)整量，獲得第二目標(biāo)空間位置信息；所述第二目標(biāo)空間位置信息為在第二控制周期結(jié)束后所述空間機械臂末端的目標(biāo)空間位
置信息。
[0010]上述方法中，所述空間機械臂末端的空間位置誤差概率分布為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于使用可靠度的空間機械臂控制方法，其特征在于，所述方法包括: 任務(wù)的第一控制 周期結(jié)束后，獲得空間機械臂末端的空間位置誤差概率分布； 依據(jù)所述空間位置誤差概率分布，獲得空間機械臂的使用可靠度； 依據(jù)所述使用可靠度和預(yù)設(shè)的可靠度閾值，獲得調(diào)整量； 依據(jù)預(yù)設(shè)的第一目標(biāo)空間位置信息和所述調(diào)整量，獲得第二目標(biāo)空間位置信息；所述第二目標(biāo)空間位置信息為在第二控制周期結(jié)束后所述空間機械臂末端的目標(biāo)空間位置信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述空間機械臂末端的空間位置誤差概率分布為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于， 利用如下公式獲得第i個控制周期結(jié)束后空間機械臂末端的空間位置誤差概率分布的期望μ i:

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述依據(jù)所述空間位置誤差概率分布，獲得空間機械臂的使用可靠度，包括: 依據(jù)所述空間機械臂末端的空間位置誤差概率分布，并利用如下公式，獲得所述空間機械臂末端的空間位置誤差概率密度函數(shù):
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述依據(jù)所述使用可靠度和預(yù)設(shè)的可靠度閾值，獲得調(diào)整量，包括: 比較所述使用可靠度與所述可靠度閾值的大小； 若所述使用可靠度小于所述可靠度閾值，依據(jù)所述空間機械臂末端的空間位置誤差概率分布的期望，獲得所述空間機械臂末端的調(diào)整量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述依據(jù)所述空間機械臂的空間位置誤差概率分布的期望，獲得所述空間機械臂末端的調(diào)整量，包括: 依據(jù)所述空間機械臂的空間位置誤差概率分布的期望，并利用如下公式，獲得所述空間機械臂末端的調(diào)整量:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，獲得所述調(diào)整量邊界值的方法包括: 依據(jù)滿足Li (μ i) = C+L, (O)的I I μ i I I，獲得所述調(diào)整量邊界值μ/ ; 其中，LJy i)為第i個控制周期結(jié)束后空間機械臂末端的空間位置的誤差的估計值為μ i時，不進行空間機械臂末端的目標(biāo)空間位置信息進行調(diào)整的情況下，從第i+l個控制周期至最后一個控制周期結(jié)束的最小期望損失；C為歸一化的調(diào)整成本；I I μ i I I為第i個控制周期結(jié)束后空間機械臂末端的空間位置誤差概率分布的期望μ i的模；Li(o)為關(guān)于變量Ui的函數(shù)Li(Ui)在變量Ui等于O時的數(shù)值； 其中，
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述第一目標(biāo)空間位置信息包括以下信息中至少一個:空間機械臂末端在空間坐標(biāo)系的坐標(biāo)值、所述空間機械臂末端與空間坐標(biāo)系中坐標(biāo)軸的夾角； 所述依據(jù)預(yù)設(shè)的第一目標(biāo)空間位置信息和所述調(diào)整量，獲得第二目標(biāo)空間位值信息，包括:依據(jù)所述第一目標(biāo)空間位置信息與所述調(diào)整量的和值，獲得所述第二目標(biāo)空間位置信肩、O
9.一種基于使用可靠度的空間機械臂控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 處理單元，用于在任務(wù)的第一控制周期結(jié)束后，獲得空間機械臂末端的空間位置誤差概率分布； 評估單元，用于依據(jù)所述空間位置誤差概率分布，獲得空間機械臂的使用可靠度； 生成單元，用于依據(jù)所述使用可靠度和預(yù)設(shè)的可靠度閾值，獲得調(diào)整量； 控制單元，用于依據(jù)預(yù)設(shè)的第一目標(biāo)空間位置信息和所述調(diào)整量，獲得第二目標(biāo)空間位置信息；所述第二目標(biāo)空間位置信息為在第二控制周期結(jié)束后所述空間機械臂末端的目標(biāo)空間位置信息。
【文檔編號】B25J13/08GK103895017SQ201410095116
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】高欣, 王一帆, 孫漢旭, 賈慶軒, 趙文燦, 陳鋼 申請人:北京郵電大學(xué)