Графическая трехмерная интерпретация телеметрии манипуляторов

Графическая трехмерная интерпретация телеметрии манипуляторов

Инженерный журнал: наука и инновации

# 2



2016 5

альной картинки с телевизионным изображением манипулятора при

выборе одинаковых ракурсов 3D-модели и телекамеры. Необходимо до-

бавить, что упомянуты только факторы, связанные с телеметрией, но на

расхождения между моделью и реальным изделием влияют также кон-

структивные факторы:



тепловые и динамические деформации звеньев манипулятора и

корпуса станции в точке крепления манипулятора;



точность измерения координат точек крепления в базовой си-

стеме координат станции.

Эти факторы также являются предметом отдельного исследования.

Далее рассматривается только идеальный случай, так как цель статьи —

предложить вариант графической интерпретации телеметрии, а не оце-

нить соответствие получаемой трехмерной модели реальному изделию.

Предлагаемый вариант графической интерпретации телеметрии

применим для оценки пространственного положения и геометриче-

ской формы космических манипуляторов, эксплуатируемых в составе

Международной космической станции (МКС). Манипулятор ERA

еще не находится в стадии летной эксплуатации, однако он присут-

ствует в планах дооснащения Российского сегмента МКС. Предлага-

емый вариант представляет собой алгоритм, входными данными ко-

торого являются показания телеметрических датчиков, выходными —

координаты звеньев манипулятора в системе координат МКС. Фактиче-

ски требуется решить прямую задачу кинематики: определить закон из-

менения абсолютных координат звеньев по заданным законам измене-

ния относительных (одна относительно другой) координат звеньев.

Использование представления Денавита — Хартенберга.

Для

пространственных механизмов наиболее эффективными методами

решения этой задачи являются векторный метод и метод преобразо-

вания координат. В теории манипуляторов дается решение прямой

задачи по определению абсолютных координат захвата манипулятора.

При ее решении обычно используют метод преобразования координат.

Для определения абсолютных координат всех звеньев манипулятора

(не только захвата) необходимо решить подобную прямую задачу

последовательно для каждого звена. Из множества методов преобразо-

вания координат, которые отличаются один от другого правилами вы-

бора осей локальных систем координат, для манипуляторов обычно

используют

метод Денавита

Хартенберга

[2, 3]. В рассматривае-

мом приложении этот метод наиболее удобен, так как представляет

собой матричный метод последовательного построения систем коор-

динат, связанных с каждым звеном кинематической цепи. Смысл

представления Денавита — Хартенберга (DH-представление) состоит

в формировании однородной матрицы преобразования, имеющей

размерность 4×4 и описывающей положение системы координат каж-

дого звена относительно системы координат предыдущего звена. Это

дает возможность последовательно преобразовать координаты каждого

звена манипулятора, включая захват, из системы отсчета, связанной с