张 鑫，刘金国

(1. 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室，沈阳 110016；2.中国科学院机器人与智能制造创新研究院，沈阳 110169)

0 引 言

空间机器人系统拥有卫星的机动能力和机械臂操控能力[1]，在空间目标捕获[2-4]、在轨更换核心部件[5]及在轨建造等任务中起着重要作用。不同于固定基座机器人，空间机器人的浮游基体会导致动力学同步耦合问题，即机械臂的运动将影响基体的位置和姿态，同时基体的耦合运动将反作用影响机械臂的操作精度[6]。由于动力学耦合将引起基体姿态失控或导致机械臂与抓捕目标发生碰撞[2]，因此补偿或抵消动力学耦合是空间机器人领域的一个重点关注问题。从当前文献分析，学者主要是从运动规划和解耦(或协调)控制两方面来解决此问题。

对于运动规划方法的研究，主要集中于自由漂浮空间机器人[7]，即仅机械臂可控，基体位置和姿态不受控制。由于自由漂浮空间机器人是一个非完整约束系统，因此它的系统状态不仅与关节角度值变化有关，而且与关节速度轨迹也有关[8]。同时，不同于固定式机器人，自由漂浮空间机器人的奇异性为动力学奇异性，即奇异性不仅与运动学参数有关，而且与动力学参数也有关[9]。早期，Torres等提出扰动和增强扰动图的方法，旨在关节空间中找到引起基座扰动较小的可行轨迹[10]。Nakamura等提出了一种双向规划方法，该方法利用非完整的冗余特性来同时规划末端执行器和基体[11]。……