史玲玲， 姚 鹤，金 鑫，李朝将

(北京理工大学 机械与车辆学院，北京 100081)

随着空间技术和机器人技术的发展，空间机器人成为实现在轨服务的关键技术途径。空间机器人在轨捕获目标是实现在轨服务的基本环节，例如利用空间机器人捕获空间碎片、待维修航天器、待装配零部件等。其主要涉及4个基本阶段，即观测、接近、抓捕和抓捕后系统的自稳定。在接近目标的过程中，空间机器人的运动控制精度决定了其能否成功捕获目标。由于微重力环境下空间机器人基座和机械臂之间存在着动力学耦合，且太空中存在各种干扰力/力矩的作用，使得空间机器人系统的控制问题变得十分复杂。

针对空间机器人系统的运动控制问题，国内外学者进行了广泛的研究。控制策略可分为两种方式，即基座最小干扰控制和主动控制。第一种方式主要是通过使空间机器人的机械臂按特定的轨迹进行运动，从而减小对基座姿态的干扰，如文献[1-3]。然而，要实现空间机器人按期望的运动轨迹运动，同时对基座无干扰，往往以机械臂的冗余自由度为前提，从而造成了机械臂结构的复杂性和高成本。因此，在空间机器人机械臂运动的同时，通过推进器或飞轮对基座实施姿态的主动控制十分必要。

基于准确的空间机器人动力学模型，PID控制和非线性控制方法被应用于空间机器人的主动运动控制[4-8]，然而，实际空间机器人的动力学参数很难准确给出，且必须考虑太空环境的干扰。……