空间机械臂在轨插、拔孔操作力/位姿阻抗控制

作     者：曾晨东 艾海平 陈力 ZENG Chendong;AI Haiping;CHEN Li

作者机构：江西理工大学能源与机械工程学院南昌330013 福州大学机械工程及自动化学院福州350116 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2022年第58卷第3期

页      面：84-94页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 0701[理学-数学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(11372273) 福建省工业机器人基础部件技术重大研发平台(2014H21010011)资助项目。 

主　　题：空间机械臂 在轨 插、拔孔 事件触发机制 滑模阻抗控制 

摘      要：利用空间机械臂进行在轨组装、维护、燃料加注等已成为必然趋势,而插、拔孔操作是实现上述任务的基础。讨论了空间机械臂在轨插、拔孔操作的阻抗控制问题。首先,建立了载体位置、姿态均不受控下,空间机械臂在轨插、拔孔操作过程系统动力学方程;由末端部件插头位姿及其输出主动力之间的动态关系以及阻抗控制原理,建立了阻抗控制模型。在此基础上,针对系统同时存在动力学不确定与外部扰动的情况,基于事件触发机制,设计了空间机械臂在轨插、拔孔操作事件触发滑模阻抗控制策略;并通过李雅普诺夫理论,证明了控制系统的稳定性。该控制策略的作用机理即:当系统保持稳定时,控制输入不更新;当系统趋于不稳定时,控制输入更新。由于不必时时更新控制律,系统内部传输及计算的数据量较少,更适于空间站计算机运算、存储能力有限的情况。系统数值仿真,验证了上述控制策略的有效性。