耿仕能，王友渔，陈丽莎，王 聪，康荣杰

(1. 天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室，天津 300350；2. 北京空间飞行器总体设计部，北京 100086； 3. 天津工业大学机械工程学院，天津300387)

0 引 言

建立稳定的空间在轨服务系统是太空资源开发的重要手段。通过研制先进空间机械臂完成面向合作或非合作目标的各类操作任务已经成为空间自主在轨服务技术的重难点[1]。在对非合作目标进行操作时，由于目标的不可控性，难免会发生接触碰撞或者意外干涉产生冲击，解决这一问题的办法是根据操作步骤和外部环境调节机械臂刚度来协调安全性与操作精度的平衡关系[2]。

目前，传统的刚性机械臂主要是依靠主动控制调节整体刚度，包括力位混合控制和阻抗控制。Paul[3]和Craig[4]等人提出的力位混合控制器可将末端执行器上任意方向的力和位置通过雅克比矩阵映射到各个关节控制器上。Zhang[5]等人运用等效的关节位置环代替操作空间的位置环对力位混合控制进行改进，一定程度上降低了控制计算量。阻抗控制是将未知的环境等效为一个阻抗模型，将力控制转换为位置控制的方法。Hogan[6]等人首先提出阻抗控制的概念，Salibury[7]等基于阻抗控制提出机械臂刚度的主动控制方法。虽然这两种主动柔顺控制方法可以调节机械臂末端或关节处的刚度，但对系统实时性计算能力要求高，参数寻优过程非常复杂，并且很难保证机械臂在所有方向和部位都具有良好的柔顺性，具有一定局限性。……