夏鹏程 罗建军 王明明

(西北工业大学深圳研究院,广东深圳 518057)

(西北工业大学航天学院,西安 710072)

引言

在轨维修失效卫星是当前空间机器人在轨服务的重要应用场景[1].空间机器人抓捕翻滚目标技术是在轨服务所需的关键技术之一[2-3].一般将空间机器人抓捕目标的过程分为抓捕前,抓捕中和抓捕后3个阶段.在抓捕后阶段,如何保证机械臂末端与目标接触力/力矩在安全范围内稳定和操控目标是空间机器人在轨服务的难点之一.

考虑到抓捕后阶段任务的安全性和复杂度,空间机器人的抓捕控制通常分为期望运动轨迹规划和轨迹跟踪控制两个过程.对于惯性参数已知的目标,抓捕后的轨迹规划问题通常被转换为优化问题求解[4].Dimitrov 等[5-8]从能量守恒约束的角度规划了抓捕后阶段的期望运动轨迹.王明明等[9-11]则利用样条曲线对机器人关节运动进行参数化处理,规划了时间最优的空间机器人运动轨迹.余敏等[12-14]针对空间双臂机器人提出了一种协调基座与机械臂运动的轨迹规划方法.在实际应用中,因为无法提前准确地获得翻滚目标的惯性参数,通常利用其估值实现轨迹规划与跟踪控制.由于被抓捕目标的惯性参数存在不确定性,抓捕了翻滚目标的空间机器人并不能有效地跟踪规划的期望运动轨迹.为了解决这一问题,研究者们针对目标与空间机器人构成的组合体提出了自适应控制策略[15-17].然而上述针对组合体提……