付晓东， 陈 力

(福州大学 机械工程及自动化学院，福州 350108)

1 引 言

空间机器人主要用来协助宇航员舱外作业、搭建空间站、回收失效卫星和清理轨道垃圾等，其动力学与控制的研究备受学者关注[1-4]。为扩大空间机器人的工作范围，机械臂安装于移动支座上，支座沿桁架组装而成的导轨移动，由于臂杆自重或负载等外部因素的冲击，易使导轨振动[5](本文将基座、导轨和航天器统称为弹性基座，其弹性主要由导轨振动引起)。而机械臂具有杆长、质轻和重载等特性，其抗弯刚度偏低，尤其抓捕外部载荷及后续一体化操作时易诱发臂杆的轴向变形与振动[6，7]。另外，考虑发射成本及预期任务要求，关节处的驱动装置一般采用谐波驱动柔轮，虽节省成本却引入了关节柔性[8]。空间机器人的弹性可以抵御外部冲击，提高系统的缓冲减振作用，但弹性振动也是影响系统控制精度和运动稳定性的关键因素，尤其构件自振产生的冲击能量互相影响，造成机器人抖动甚至损伤设备，因此考虑空间机器人弹性影响并抑制其振动具有重要的现实意义。

近年来，国内外学者在空间机器人弹性抑振及运动控制方面取得一定成果。文献[9]讨论了弹性基座机器人基于神经网络的自适应输出反馈控制。文献[10]设计了应用于柔性臂空间机器人的鲁棒自适应控制。文献[11]探究了柔性关节空间机器人基于观测器的双时间尺度控制。文献[12]分析了弹性基座和柔性关节空间机器人建模及运动控制算法。……