空间机器人操作任务可视化仿真研究.pdf

《空间机器人操作任务可视化仿真研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第28卷第8期计算机仿真2011年8月文章编号：1006—9348(2011)08一0066—05空间机器人操作任务可视化仿真研究蔡伟伟，朱彦伟，陈钦(围防科技大学航天与材料工程学院，湖南长沙410073)摘要：利用先进的可视化软件仿真空间机器人的复杂任务过程是进行空间机器人研究的重要途径。围绕空间机器人操作任务的町视化仿真，在分析空间机器人任务过程基础上，采用层次建模思想构建卒问机器人几何模型。基j：几何模型库的树状层次结构，以配置文件和动态链接库相结合的方式实现卒间机器人特征功能，并通过动态数据分发管理、区域过

2、滤、多频采样插值等方法实现仿真系统的数据交互与处理。最后利用Orbiter软件的OrbiterAPI进行二次开发，实现了空『日J机器人任务过程的可视化仿真，真实度高，仿真效果好。研究成果町扩展应用到其它新型航天器系统的町视化仿真。关键词：窄间机器人；可视化仿真；一次开发中图分类号：TP391．41文献标识码：A．StudyonVisualSimulationofSpaceRobotsOperationsCAIWei—wei，ZHUYan—wei，CHENQin(CollegeofAstronauticandMate

3、rialEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，ChangshaHunan410073，China)ABSTRACT：Thesimulationofthecomplicatedmissionprocessofspacerobotswithadvancedvisualsoftwareisanimportantmethodinthestudyofspacerobots．Aimingatthevisualsimulationofspacerobotsoperat

4、ions，thispaperanalyzesthemissionprocessandthesolidmodelsofspacerobotsaredevisedwithvolumemodelingmethodsbasingonthehierarchicalmodelingidea．ThespecificfunctionofspacerobotsisrealizedwithDLLinconjunctionwithcon—figurefile；dataexchangingisrealizedbydynamicdataex

5、changemanagementandmulti—ratesamplinginterpolationaswell．ThemissionprocessofspacerobotsoperationsareperfectlysimulatedingoodauthenticitywiththesecondarydevelopmentofthesoftwareOrbiterutilizingOrbiterAPI．Methodsinvestigatedinthispapercallbeextendedtosimu·lation

6、ofotherkindsofspacecraftsystem．KEYWORDS：Spacerobots；Visualsimulation；Secondarydevelopment1引言随着空间技术与应用的快速发展，对无人自主在轨服务的需求越来越强，空问机器人技术应运而生，各航天大国竞相开展研究。空间机器人是一类具有自主感知和快速机动能力的智能化航天器，能够利用搭载的机械臂对目标实施操作，将在未来空间对抗和在轨服务中发挥重要作用。空间操作是卒间机器人的主要任务模式之一，最能体现窄问机器人的特性⋯。目前，从国内外的研究

7、来看，任务仿真是研究空间机器人任务的重要手段。将可视化技术融入到任务仿真分析中，可以将仿真结果以直观形象的形式展现给用户，使用户更容收稿日期：2010—04—17修回El期：2010-08-01—66一易发现任务设计中存在的问题。空问操作任务涉及到窄问机器人飞行皋座与机械臂的协同操作，其任务过程可视化需要高精度地展爪机械臂状态变化的细节。目前航天任务可视化仿真领域常用的软件有STK、Vega等商业化软件旺J，这些软件二次开发性能不强，对邮件运动的细节刻画不够或实现很复杂。OrbiterSpaceFlightSimu

8、lator(以下简称Orbiter)作为一款免费的卒间飞行模拟软件，因其强大的二次开发、建模和町视化仿真功能以及优越的用户交互性能，在航大任务可视化仿真领域得以迅速推广。本文住分析空间机器人操作任务过程的基础上，针对空间机器人可视化仿真要求高精度刻l田i机械臂运动细节，基于层次建模思想构建空间机器人几何模型，以树状层次结构组织航犬器几何模型库，利用改进的节点