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基于分布式检测的舱段自动对接与系统仿真

许盼平 张立强 杨桐 吴楠 刘钢

许盼平, 张立强, 杨桐, 吴楠, 刘钢. 基于分布式检测的舱段自动对接与系统仿真[J]. 上海工程技术大学学报, 2026, 40(2): 143-151. doi: 10.12299/jsues.24-0237
引用本文: 许盼平, 张立强, 杨桐, 吴楠, 刘钢. 基于分布式检测的舱段自动对接与系统仿真[J]. 上海工程技术大学学报, 2026, 40(2): 143-151. doi: 10.12299/jsues.24-0237
XU Panping, ZHANG Liqiang, YANG Tong, WU Nan, LIU Gang. Automatic docking and system simulation of compartments based on distributed detection[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2026, 40(2): 143-151. doi: 10.12299/jsues.24-0237
Citation: XU Panping, ZHANG Liqiang, YANG Tong, WU Nan, LIU Gang. Automatic docking and system simulation of compartments based on distributed detection[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2026, 40(2): 143-151. doi: 10.12299/jsues.24-0237

基于分布式检测的舱段自动对接与系统仿真

doi: 10.12299/jsues.24-0237
基金项目: 国家自然科学基金(52375503)
详细信息
    作者简介:

    许盼平(1999 − ),男,硕士生,研究方向为航空装备机械自动化装配技术。E-mail:13697945793@163.com

    通讯作者:

    张立强(1979 − ),男,教授,博士,研究方向为航空航天智能制造技术、复合材料数控装备与工艺。E-mail:zhanglq@sues.edu.cn

  • 中图分类号: V465

Automatic docking and system simulation of compartments based on distributed detection

  • 摘要: 随着我国航天事业的迅猛发展,航天器舱段的高精度高效率装配对接技术是当下亟待突破的难题。针对舱段调姿对接的装配需求,提出一种基于分布式双目相机位姿检测的舱段位姿检测算法和对接策略。考虑工程实际中特征测量点遮挡情况,通过转接靶标和标记点阵并结合舱段六自由度位姿解算,实现舱段位姿实时在线检测。基于D-H法搭建舱段对接仿真模型,在Simscape-Simulink仿真环境下,设计包含机械系统和控制系统模块的对接仿真系统并进行六自由度联调试验。结果表明,该检测算法和对接策略在满足精度需求的同时提高了对接效率,在工程实际中具有一定的可行性。
  • 图  1  双目视觉测量原理示意图

    Figure  1.  Schematic diagram of binocular vision measurement

    图  2  测量系统中各坐标系关系示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of relationships among various coordinate systems in measurement system

    图  3  特征标定示意图

    Figure  3.  Schematic diagram of marker pose calibration

    图  4  转接靶标安装示意图

    Figure  4.  Schematic diagram of transfer target installation

    图  5  标志点类型

    Figure  5.  Types of marker points

    图  6  标定装置与对接面位置示意图

    Figure  6.  Schematic diagram of pose calibration device and compartment docking interface position

    图  7  舱段对接调姿流程图

    Figure  7.  Compartment docking and adjustment process diagram

    图  8  航天器舱段自动对接模型图

    Figure  8.  Automatic docking model diagram for the compartments

    图  9  舱段相对位姿检测

    Figure  9.  Schematic diagram of relative pose detection.

    图  10  法向量与姿态角的关系图

    Figure  10.  Relationship diagram of normal vector and attitude angles

    图  11  横滚角近似关系图

    Figure  11.  Approximate relationship diagram of roll angle

    图  12  舱段自动对接机械系统仿真模型转换过程

    Figure  12.  Conversion process of compartment automatic docking mechanical system simulation model

    图  13  舱段自动对接机械系统仿真模型框图

    Figure  13.  Block diagram of compartment automatic docking mechanical system simulation model

    图  14  运动调整机构坐标系

    Figure  14.  Coordinate system of motion adjustment mechanism

    图  15  调节运动自由度的控制系统

    Figure  15.  Control system for adjusting motion freedom

    图  16  位姿状态跟踪曲线图

    Figure  16.  Pose state tracking curve diagram

    图  17  重复试验位姿误差带图

    Figure  17.  Error band diagrams for pose in repeated experiments

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出版历程
  • 收稿日期:  2024-08-21
  • 网络出版日期:  2026-08-19
  • 刊出日期:  2026-06-30

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