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
• 来源期刊: 机械工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 空间机械臂 在轨 插、拔孔 事件触发机制 滑模阻抗控制
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 机器人及机构学
• 页码范围: 84-94
• 页数: 11页
• 分类号: TP242
• 语种: 中文
• DOI: 10.3901/JME.2022.03.084

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.