李 楠 霍 宏 叶玉璇 杨俊峰 陆俊百

北京航天自动控制研究所，北京100854

随着航天技术的迅速发展，主要太空强国的空间活动变得日益复杂和频繁，航天器在轨维护［1］、深空探索［2］、空间站建设［3］和非合作目标捕获［4］等复杂太空活动以及代替人类进行空间站值守的机器人宇航员［5］项目催生了空间机械手的迅速发展与广泛应用。目前空间机械手主要分为2 大类［6］:1)多用途灵巧机械手，多用于装备机器人宇航员和火星探索机器人等;2)是满足特定任务的专用夹持器，多用于空间站建设、航天器转运等。专用夹持器虽然结构简单，控制方便，负载能力强，但仅对少量特定接口和形状的物体适用，不能满足航天作业中各种灵巧和精细操作任务的要求。而多指灵巧机械手自适应能力强，可抓取多种物体和工具，具备完成复杂的维修与捕获任务的能力而成为今后空间机械手研究的热点。本文为一种重量轻，灵活度高，具有多种传感信息感知能力的空间机械手样机设计了控制系统，以实现机械手对目标物体稳定、可靠的抓取控制。

1 机械手本体

文中的空间机械手在结构和外形设计上考虑了人手的特点，由5 根手指、手掌盖板、手背盖板以及手腕组成，体积为158mm×76mm×21mm，相当于一般人手的90%，重量约为420g。5 根手指由5 枚集成于手掌内部的直流伺服电机分别驱动，从而使每根手指都具备单独动作的能力。各个手指均由近指节、中指节、指尖以及基关节、中关节和远关节组成，内部传动采用4 连杆耦合机构实现，从而使机械手具有了5个自由度和多达15个转动关节，如图1 所示。……