李鹤宇 林廷宇 曾 贲 施国强

1. 北京电子工程总体研究所，北京 100854； 2. 北京仿真中心，北京 100854

0 引言

随着航天事业的不断发展，太空垃圾清理、航天器维修、装备组装成为研究热点。空间机械臂由于具有良好的适应性和扩展性，能够在复杂场景下，完成多种类型任务，被广泛应用于航天领域。针对空间碎片对在轨航天器的安全造成威胁的问题，使用空间机械臂捕获非滚转的目标[1-2]。SpiderFab计划采用7自由度的空间机械臂，通过人员遥控的方式实现全自主模式下的在轨制造与组装[3]。RAMST计划在地球轨道上，通过遥操作的方式实现模块化天基望远镜的在轨装配[4]。装配于国际空间站的双机械臂空间机器人系统Dextre、Robonaut2，利用双臂的协同性，能够执行更加复杂的任务[5-6]。

为使得空间机械臂应对复杂的任务需求，需要不断优化控制算法，提高系统的鲁棒性与精确性。文献[7]将末端执行器与目标相对速度的绝对值作为目标函数，使用最优控制的方法解决空间机器人捕获航天器的问题。文献[8]提出一种凸规划控制方法，用于控制空间机械臂捕获翻滚航天器。文献[9]建立碰撞避免模型，提出一种主动抑制干扰的控制算法，用于避免碰撞。文献[10]提出一种基于运动学的自适应控制方法，用于存在闭环约束和有效载荷惯性参数不确定的空间双机械臂控制问题。文献[11]使用绝对节点坐标法描述柔性体，建立末端带集中质量的双连杆柔性机械臂的动力学模型，采用PD控制策略实现了机械臂的运动跟踪控制。……