基于机器人力/位控制的空间可展开机构地面重力卸载

来源：机器人杂志2025年第2期北京时间：

作者：胡瑞钦, 刘广通, 田蔚瀚, 刘辉, 赵颖, 牛迟

摘要：针对空间可展开机构地面测试中的重力卸载需求，提出一种基于机器人力/位控制的重力卸载方法，由机器人施加托举力来平衡可展开部件的重力作用，并对机器人进行力/位控制使托举点跟随展开运动轨迹，实现展开全过程的重力卸载。针对特定天线的展开测试工况，分别给出了机器人位置控制与力控制中调节量的计算方法。针对托举点与可展开部件重心位置不重合的情况，给出了托举力的计算方法，并针对未能精确获知可展开部件质量特性的情况，给出了可展开部件质量特性参数的在线辨识方法。针对机器人跟随卸载运动开始与停止时机的判断问题，给出了基于切向力判断的启动与停止识别方法。实验中采用额定输出扭矩为2.39 N·m的伺服电机，驱动重力矩达到153 N·m的模拟部件，采用6自由度工业机器人进行跟随重力卸载，在展开角度达到10°后托举力最大预测误差在1.3 N以内，并实现了展开全过程的跟随卸载，使得展开全过程中关节力矩始终保持在电机额定扭矩范围内。

关键词：空间机构, 重力卸载, 零重力模拟, 力/位控制, 机器人