基于前馈-反馈原理的空间机器人在轨组装空间桁架反步阻抗控制

来源：计算力学学报杂志2025年第4期北京时间：

作者：刘东博,陈力

单位：福州大学 机械工程及自动化学院, 福州 350108,福州大学 机械工程及自动化学院, 福州 350108

摘要：研究了空间机器人在轨组装空间桁架的插拔孔阻抗控制问题。为同步实现该操作过程所需的高精度力/位控制,首先,建立了载体姿态受控、位置不受控的空间机器人动力学模型;基于阻抗控制原理,根据机械臂末端力/位之间的动态关系建立了二阶阻抗模型。然后,结合前馈-反馈原理,提出了一种由类稳态控制、前馈控制和误差反馈控制三部分组成的反步法阻抗控制策略。该控制策略对系统建模不确定项补偿效果良好,具有结构可靠、鲁棒性强、控制精度高的特点。最后,利用Lyapunov原理证明了系统的一致渐近稳定性。仿真结果表明,其位置控制精度优于1 mm,姿态控制精度优于0.01 rad,末端输出力跟踪精度优于0.5 N,满足空间机器人在轨组装空间桁架的控制需求。

关键词：空间机器人,空间桁架,在轨插拔孔,阻抗控制,反步法,

基金资助：国家自然科学基金(51775114);福建省工业机器人基础部件技术重大研发平台(2021HZ024006);福建省机器人基础部件与系统集成创新中心专项资金(2021-C-275)资助项目.