基于分层结构的空间机械臂多约束任务规划

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基于分层结构的空间机械臂多约束任务规划作者：范学慧李爱民安淑女

来源：《山东工业技术》2018年第11期

摘要：近年来，随着经济社会的发展，各种类型的空间机械臂大量应用。空间机械臂不

同于其他的工具设备，具有明显的在轨环境复杂、约束条件多、实际任务多元化的情形特点，在充分考虑到空间机械臂的具体特点后，专门提出了一种基于分层结构的多约束任务规划方法。根据不同使用环境将任务规划进行了专门划分，包括任务剖面分析和任务中间点规划这两个层面，通过实际的研究分析，可以很好的发挥空间机械臂的功效作用。

关键词：分层结构；空间机械臂；多约束；任务规划

DOI：10.16640/https://www.360docs.net/doc/3311334388.html,ki.37-1222/t.2018.11.032

0 引言

进入新世纪以来，各种类型的航空航天设备的发射大量进行，许多操作是很难通过人力进行的，在完成的过程中都不可避免的需要借助空间机械臂的作用，通过空间机械臂的使用，可以完成很多高难度超繁重的动作任务，减少了以往人力操作过程中可能发生的安全事故，更是将人力从繁重危险的作业环境中解放出来。相对来说，空间机械臂在航空航天活动中近年来使用频度不断增加，它所应用的环境也是非常复杂的，总体来说，它是处在比较狭小、复杂，并且供给不容易提供的特殊环境中，大量的操作实践说明，空间机械臂所替代开展的工作，成功率往往比较高，不仅保护了特殊环境下作业人员的生命安全，而且实际的运行维护费用也比较少。针对空间机械臂的特点，就需要在空间机械臂路径规划上层引入任务规划，通过这样的任务规划，可以提升作业的针对性，有助于空间机械臂在相对复杂的环境下高效的完成高难度任务的分析、拆解与规划的能力，也有助于完成不同层次下任务所需要资源的优化配置。

1 当前空间机械臂多约束任务规划发展基本现状

围绕空间机械臂的任务规划理念，欧美发达国家进行了理论研究比较多一些，在国内，虽然起步晚，但是，随着我国航空航天事业的发展，也已经取得了许多理论性内容的突破，这对于加快空间机械臂的实践应用作用是非常明显的。从当前各种不同类型的调查研究中可以看出，无论是国内还是国外，围绕空间机械臂的实际运动规划等方面的研究还是有相当的一致性的，在基本的优化方法等多个方面体现的相似性非常明显，很大一部分型的空间任务规划，在适用范围上主要是集中在有关的关节等方面的一系列规划当中，然而，在一些相对复杂的空间场合中有些要求还是很难落实到位的。

2 研究的基本思路