一种航天器高精度自动转运装置及其定位方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110488834A(43)申请公布日2019.11.22(21)申请号201910797173.3(22)申请日2019.08.27(71)申请人北京特种机械研究所地址100143北京市海淀区西四环北路149号(72)发明人李波王韡马伟段三军宋策(74)专利代理机构中国兵器工业集团公司专利中心11011代理人王雪芬(51)Int.Cl.G05D1/02(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种航天器高精度自动转运装置及其定位方法(57)摘要本发明涉及一种航天器高精度自动转运装置及其定位方法，涉及移动机器人自主导航与高精度定位技术领域。本发明采用麦克纳姆轮的全向移动平台配置升降装置进行航天器的转运。本发明所述的装置底面安装视觉识别模块，识别地面粘贴的码带进行自主导航并在到达指定工位后进行初始定位，侧面安装3个激光位移传感器测量与工位架之间的距离，解算平台的姿态控制车体自主移动实现指定工位的高精度定位，在不同定位点举升和落下航天器，实现航天器与工位架的高精度对接。CN110488834ACN110488834A权利要求书1/2页1.一种航天器高精度自动转运装置，其特征在于，包括：全向移动平台底盘(1)、升降机构(2)、升降面板(3)、麦克纳姆轮(4)；其中，由所述麦克纳姆轮(4)驱动全向移动平台底盘(1)全向移动；由升降机构(2)伸出和缩回带动升降面板(3)上升和下降，实现升降面板(3)所搭载的航天器的举升和落下；在所述全向移动平台底盘(1)的几何中心安装有视觉识别装置(6)，用于识别地面粘贴的码带，进行自主导航，进入到指定工位后，利用码带信息进行初始定位，控制装置移动到目标位置；全向移动平台底盘(1)左侧布置有两个激光位移传感器，前侧布置有一个激光位移传感器，利用激光位移传感器在指定工位实现位置检测，完成航天器的转运与对接。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述全向移动平台底盘(1)为矩形。3.一种利用如权利要求1或2所述的航天器高精度自动转运装置实现的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：初始状态下，升降面板(3)举升航天器，全向移动平台底盘(1)接收到路径指令后，依靠视觉识别装置(6)识别地面码带信息，确定全向移动平台底盘(1)的位姿信息(x，y，θ)，其中，x是横坐标，y是纵坐标，θ是航向角度偏差；全向移动平台底盘(1)根据自身位姿与目标位姿比较，控制装置自主导航，移动到目标位置；在目标位置，进行两次微调，完成航天器的转运与对接。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述进行两次微调，完成航天器的转运与精确对接具体为：首先，全向移动平台底盘(1)通过码带信息满足初始定位阈值后，利用三个激光位移传感器的数据进行位姿解算，控制全向移动平台底盘(1)移动，在满足最终定位阈值时，实现定位，控制升降面板(3)下降，完成航天器的转运与对接。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，利用三个激光位移传感器的数据进行位姿解算，控制全向移动平台底盘(1)移动，在满足最终定位阈值时，实现定位，控制升降面板(3)下降，完成航天器的转运与对接具体为：根据全向移动平台底盘(1)进入到工位架(7)后的几何模型，由余弦定理可得：2222(x-x′)+(y-y′1)＝h1+d1-2h1d1cosα(1)2222(x-x′)+(-y′2)＝h2+d2-2h2d2cosα(2)22√(x-x3′)+(y-y′)＝h3+d3(3)式中：(x，y)是全向移动平台底盘(1)的坐标，(x’，y1’)、(x’，y2’)、(x3’，y’)是左侧布置的第一激光位移传感器(9)、第二激光位移传感器(10)，前侧布置的第三激光位移传感器(11)在工装架(7)上反光点的坐标，x’、y’已知；h1、h2、h3是全向移动平台底盘(1)几何中心到激光光源，依次为第一激光位移传感器(9)、第二激光位移传感器10)、第三激光位移传感器(11)的距离，d1、d2、d3依次为第一激光位移传感器(9)、第二激光位移传感器(10)、第三激光位移传感器(11)到工位架(7)的测量距离，α是激光光线d1与距离h1之间的夹角，d2与h2之间的夹角同样为α；于是有：h1＝h2(4)y′2＝y′1+l/cosθ(6)x3′＝x+(h3+d3)sinθ(7)式中：l是第一激光位移传感器(9)、第二激光位移传感器(10)之间的距离；2CN110488834A权利要求书2/2页将式(5)、(7)带入式(3)可得：y＝y′-(h3+d3)cosθ(8)将式(1)减式(2)，并将式(5)带入可得：将式(9)带入式(1)中，可得：由此解得(x，y，θ)的坐标值：依据根据式(11)解算得到的全向移动平台底盘(