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项目名称：面向在轨维修的视触觉融合精细化建模与灵巧操控技术

【项目性质】对外开放项目

【必要性】在轨维修技术的核心主体为空间机器人，其往往需要在非结构化环境中（如维修目标遮挡、操作空间约束、太空复杂光照环境等）完成精细化的维修操作任务（例如插拔连接器等行为），因此需要具备高精度环境与目标感知能力以及高灵巧操控能力。基于可见光、激光雷达等感知方法在空间合作与非合作目标测量中被广泛使用，其可以提供较为完整的目标模型与位姿测量信息，但是在太阳光照、高反射表面以及遮挡等恶劣空间光学环境条件下存在失效风险。机器人复杂灵巧操作这类接触丰富的任务场景中，触觉往往能获得比视觉更直接、更精准和更丰富的本体感觉，从而生成更加可靠的操作和控制策略。因此，面向在轨维修场景开展精细化建模与灵巧操控技术研究，结合触觉与视觉互补的特性，在全局模型基础上可以实现更为精细化的接触部位的模型构建与更为精确地操作目标位姿测量信息，能够有效提升在轨维修场景下的操作灵活性与适应性，对于推进我国在轨维护任务向无人化、多样化进程具有较强的研究与应用价值。

【研究目标】本项目围绕典型在轨维修场景中的复杂灵巧操作任务，针对视触觉融合感知建模、抓取目标位姿估计以及灵巧操控等开展关键技术研究，为空间维修机器人提供精准性和适应性更强的感知与操控能力，进而提升在轨维修技术的智能化、自主化水平。

【研究内容】

（1）基于视觉触觉信息融合的三维重建与位姿估计技术。研究利用视觉信息和触觉信息进行目标物体的三维重建和位姿估计的方法，完成精确点云模型构建以及高精度抓取部位匹配，实现在抓取遮挡条件下的目标位姿估计在线位姿估计算法，解决在轨机器人在非结构环境下的精准感知问题；

（2）基于视觉触觉信息融合的灵巧操作技术研究。研究基于视触觉传感器信息的典型目标-环境接触状态估计方法，开展最佳抓取部位选取策略研究，并且实现在线规划与柔顺操控算法；

（3）视触觉建模与灵巧操控有效性评估方法研究。主要验证视触觉融合精细化建模与操控技术的有效性和可行性，针对视触觉建模与灵巧操控方法的任务适应性开展分析，通过仿真实验和实物样机实验，评估视触觉融合技术对三维重建和位姿估计的精度和鲁棒性，以及对连接器插拔典型灵巧操作任务的成功率和效率。

【技术指标】

（1）融合建模精度优于0.1mm；

（2）接触目标位姿估计误差：平均距离偏差（ Average Distance Deviation）不大于2mm（目标半径不大于20mm）；

（3）完成空间典型场景任务（航天器连接器插拔操作）演示验证试验，要求成功率大于80%。

【成果形式】

1. 《面向在轨维修的精细化建模与柔顺控制技术报告》

2. 三维重建与位姿估计软件算法1套，基于触觉信息灵巧操控软件1套

3. 发表高水平论文2篇以上

4. 申请发明专利2项

【研究周期】2年

联系人：谭永政，电话：133*****660