带有触觉的空间机械臂操控未知载荷特性识别 - 宇航学报.PDF

第３７卷 第１０期 宇　航　 　报 Ｖｏｌ．３７ Ｎｏ．１０ 　 ２０１６年１０月　 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０１６ 带有触觉的空间机械臂操控未知载荷特性识别 １，２ １，２ １，２ １，２ 侯月阳 ，卢　山 ，于学文 ，王奉文 （１．上海航天控制技术研究所，上海２０１１０９；２．上海市空间智能控制技术重点实验室，上海２０１１０９） 　　摘　要：为在线准确辨识载荷特性参数，提出一种利用关节力矩和触觉传感信息进行未知载荷特性参数辨识 的方法。该方法基于牛顿－欧拉方程，采用归一化最小均方误差法进行自适应滤波，从而辨识出未知载荷的特性 参数。为校验算法，利用ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ和ＡＤＡＭＳ软件搭建未知载荷特性辨识仿真平台。该平台执行机构包 括多自由度机械臂和二指爪末端操作器，机械臂关节具有力矩传感，末端操作器指爪内侧具有触力传感器。仿真 表明，在具有激励信号幅值１％的白噪声情况下，辨识误差小于２％。 关键词：空间机械臂；特性辨识；未知载荷；触觉传感；归一化最小均方误差法 中图分类号：Ｖ４４８２　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１０００１３２８（２０１６）１０１２１５０７ ＤＯＩ：１０．３８７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１３２８．２０１６．１０．００９ ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＵｎｋｎｏｗｎＬｏａｄＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙＳｐａｃｅ ＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒＢａｓｅｄｏｎＴａｃｔｉｌｅ １，２ １，２ １，２ １，２ ＨＯＵＹｕｅｙａｎｇ ，ＬＵＳｈａｎ ，ＹＵＸｕｅｗｅｎ ，ＷＡＮＧＦｅｎｇｗｅｎ （１．ＳｈａｎｇｈａｉＡｅｒｏｓｐａｃｅＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１１０９，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｈａｎｇｈａｉＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１１０９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｃｃｕｒａｔｅｌｙｉｄｅｎｔｉｆｙｔｈｅｌｏａｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｌｉｎｅ，ａｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｔａｃｔｉｌｅｓｅｎｓｏｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆａｎｅｎｄｅｆｆｅｃｔｏｒｉｓｕｓｅｄｔｏｉｄｅｎｔｉｆｙｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆａｎｕｎｋｎｏｗｎｌｏａｄ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｉｓｂａｓｅｄｏｎ ｔｈｅＮｅｗｔｏｎＥｕｌｅｒｅｑｕａｔｉｏｎｓａｎｄｕｓｉｎｇｔｈｅｎｏｒｍａｌｉｚｅｄｌｅａｓｔｍｅａｎｓｑｕａｒｅｅｒｒｏｒｍｅｔｈｏｄａｄａｐｔｉｖｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇ．Ｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｏｆ ＭＡＴＬＡＢ／ＳｉｍｕｌｉｎｋａｎｄＡＤＡＭＳｉｓｕｓｅｄｔｏｂｕｉｌｄｔｈｅｕｎｋｎｏｗｎｌｏａｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍｉｎｏｒｄｅｒｔｏ ｖｅｒｉｆｙｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ．ＴｈｅａｃｔｕａｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍｉｎｃｌｕｄｅｓａｍｕｌｔｉＤＯＦｓｐａｃｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒａｎｄａｎ ｅｎｄｅｆｆｅｃｔｏｒｗｉｔｈｔｗｏｃｌａｗｓ．Ｔｈｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒａｒｍｊｏｉｎｔｓｈａｖｅｔｏｒｑｕｅｓｅｎｓ