张玲俊 刘 磊,2 王 勇,2

1. 北京控制工程研究所，北京 100190 2.空间智能控制技术重点实验室，北京 100190

0 引言

航天器在轨服务是指在空间通过人、机器人或两者协同完成涉及延长各种航天器寿命、提升执行能力的一类空间操作[1-2]。机械插拔是在轨服务的重要操作形式，广泛应用于失效模块的维修和更换、精细组装以及在轨加注等。对于精细插拔操作任务，在手眼相机引导机械臂末端接插件与插座接触后，视觉由于受到遮挡不能继续提供有效的测量信息，机械臂需要完成盲插拔操作。在许多工程问题中，特别是在机械臂的位姿存在误差或目标测量不准确的情况下，插拔操作不可避免地与环境存在接触。此时，由于环境的约束，采用单纯的位置控制会因为机械臂末端微小的位姿偏差失去接触或产生巨大的接触力，这将直接影响操作任务的完成，并且极有可能损坏环境或损伤机械臂。因此，需要引入力反馈，通过柔顺控制使机械臂具有柔顺性。柔顺性(也称顺应性)是指能够对外界接触环境变化顺从的适应能力[3-4]。柔顺控制分为被动柔顺控制和主动柔顺控制。相较于由机械装置产生的被动柔顺控制，主动柔顺控制是通过设计适当的控制器使整个系统呈现所需的表观惯性、表观阻尼和表观刚度，以达到柔顺交互的目的。

根据系统的因果关系，主动柔顺控制的实现方式分为阻抗控制和导纳控制[5]。很多学者针对机械臂动力学模型不确定、环境刚度未知或变化的问题以及在插拔操作过程中存在的其它实际应用问题进行了大量研究。……