文档介绍：Research onObstacle AvoidancePlanningFor Seven-DOF space manipulatorA Thesis Submitted to Chongqing Universityin Partial Fulfillment of the Requirement for theMaster’sDegree of ScienceByYangSongqiangeSupervised by Prof. Xiong QingyuSpecialty:Control Science and EngineeringCollege of Automation of Chongqing University, Chongqing, ChinaApril, 2013中文摘要I摘要随着我国空间技术的逐步发展,我国的载人航天计划取得了一系列举世瞩目的成就。建造载人空间设施是一个复杂的大型系统工程,需要大量的配套硬件设施。现在的大型空间设施,不论是载人的还是无人的,通常都需要有特定的操作工具来完成重要、复杂和艰巨的任务。空间机械臂能够提高大型空间飞行器在建设、使用、维护等各个环节的效率和安全性,也大大减少宇航员出舱活动的风险。本文针对七自由度空间机械臂运动学规划展开研究,提出了空间机械臂路径规划中的难点——避障问题,解决了空间机械臂碰撞检测和避障的难点,达到了七自由度空间能够躲避障碍物到达目标点的期望。具体内容如下:首先,本文对国内外空间机械臂发展状况做了概述,针对七自由度空间机械臂比六自由度机械臂的优势做了分析,归纳了七自由度机械臂求逆的方法,为课题下一步研究开展做准备。其次,简单介绍了机械臂的相关基础知识,就七自由度机械臂运动学求逆问题,引入了机械臂的臂型角,降低了七自由机械臂运动学求逆的难度。本文还介绍了机械臂的轨迹规划,主要包括常见的关节空间规划和笛卡尔空间规划方法。最后,本文详细介绍了机械臂与障碍物的碰撞检测以及避障的实现。通过分析常见碰撞检测方法的优缺点,本文提出了椭球包围盒法的碰撞检测方法。针对空间机械臂的特殊工作环境,本文提出使用人工势场法和搜索空间法相结合进行避障。本文把机械臂的人工势场势能做为判断运动的标准,即当机械臂的相邻关节角变化一个步长的时候,如果机械臂受到的势能有减小趋势,并且机械臂末端反解得到的各个关节角度不奇异和上一组关节角度连续。如果满足了上述条件,空间机械臂就向下一组关节角移动,最终实现避障效果。本文使用ADAMS与MATLAB建立虚拟仿真系统,验证机械臂在无避障算法的运动和有障碍物情况下的运动情况。经验证,在使用人工势场算法的时候,机械臂能够快速有效的躲避障碍物。论文达到了现阶段的研究目标。关键词:空间机械臂,路径规划,碰撞检测,人工势场法,ADAMS重庆大学硕士学位论文II英文摘要IIIABSTRACTWith the development of Chinesespace technology, space program has made a series of remarkable achievements. Manned space facility that requires a large number of supporting hardware facilitiesis plex system engineering. Modern space equipment, whether manned or unmanned, usually require a specific operating mechanism to the important, complicated task. Space manipulator can help plish the construction,use and maintenance for large spacecraft,and raise all aspects of the efficiency and safety, but also greatly reduce the risk of astronaut extravehicular activity in space. So space manipulator will e usedand more and more important. Obstacles of Space Manipulator is a big bottleneckin the work environment, so the sp