Study on Non-holonomic Cartesian Path Planning of a Free-Floating Space Robotic System
Study on Non-holonomic Cartesian Path Planning of a Free-Floating Space Robotic System
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自由漂浮空间机器人系统非完整笛卡尔路径规划研究
DOI：
10.1163/156855308x392708
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发表时间：
2009-01
影响因子：
2
通讯作者：
Wang, Xueqian
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xu, Yangsheng;Li, Cheng;Liu, Yu;Liang, Bin;Xu, Wenfu;Wang, Xueqian
利用自由漂浮空间机器人系统的非完整特性，规划机械臂关节的运动轨迹，通过关节的运动，使末端执行器的基姿态和惯性位姿（相对于惯性系的位置和方向）达到期望值。首先对漂浮基空间机器人的运动学方程进行简化，将系统状态变量转化为由基座姿态和关节角组成的另一种形式。然后，关节轨迹参数化使用正弦函数，其参数是七阶多项式。第三，将规划问题转化为优化问题，根据系统变量的精度要求定义的成本函数是待确定参数的函数。最后，粒子群优化（PSO）算法被用来搜索的解决方案的参数，确定关节轨迹。所提出的方法满足三种典型应用：（i）不改变基座姿态的末端执行器点到点机动，（ii）不改变末端执行器位姿的基座姿态机动和（iii）同步调整基座姿态的末端执行器点到点机动。对一个六自由度航天器的仿真结果进行了分析。机械手的实验验证了该方法的性能和有效性。
The non-holonomic characteristic of a free-floating space robotic system is used to plan the path of the manipulator joints, by whose motion the base attitude and the inertial pose (the position and orientation with respect to the inertial frame) of the end-effector attain the desired values. First, the kinematic equations of a free-floating space robot are simplified and the system state variables are transformed to another form composed of base attitude and joint angles. Then, the joint trajectories are parameterized using sinusoidal functions, whose arguments are seven-order polynomials. Third, the planning problem is transformed to an optimization problem; the cost function, defined according to the accuracy requirements of system variables, is the function of the parameters to be determined. Finally, the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm is used to search the solutions of the parameters that determine the joint trajectories. The presented method meets three typical applications: (i) point-to-point maneuver of the end-effector without changing the base attitude, (ii) attitude maneuver of the base without changing the end-effector's pose and (iii) point-to-point maneuver of the end-effector with adjusting the base attitude synchronously. The simulation results of a spacecraft with a 6-d.o.f. manipulator verify the performance and the validity of the proposed method.
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DOI：
10.1016/j.robot.2006.07.003
发表时间：
2007-02
期刊：
Robotics Auton. Syst.
影响因子：
--
作者：
Ioannis Tortopidis;E. Papadopoulos
通讯作者：
Ioannis Tortopidis;E. Papadopoulos
DOI：
10.1145/2598394.2605342
发表时间：
2014-07
期刊：
Proceedings of the Companion Publication of the 2014 Annual Conference on Genetic and Evolutionary Computation
影响因子：
--
作者：
A. Engelbrecht
通讯作者：
A. Engelbrecht
DOI：
10.1016/b978-0-12-409547-2.14581-0
发表时间：
2020
期刊：
Comprehensive Chemometrics
影响因子：
--
作者：
Federico Marini;Beata Walczak
通讯作者：
Federico Marini;Beata Walczak
DOI：
10.1201/9781003206477-5
发表时间：
2021-08
期刊：
Evolutionary Optimization Algorithms
影响因子：
--
作者：
A. Badar
通讯作者：
A. Badar
DOI：
10.1109/robot.1991.132005
发表时间：
1991-04
期刊：
Proceedings. 1991 IEEE International Conference on Robotics and Automation
影响因子：
--
作者：
S. Dubowsky;M. Torres
通讯作者：
S. Dubowsky;M. Torres