含區間鉸間隙柔性機械臂控制精度分析

劉志元，孫東陽

(重慶大學 航空航天學院，重慶 400044)

隨著空間技術的快速發展，大尺寸、輕量化的空間機械臂已經被廣泛地用于空間站的組裝、修理和檢測，航天員艙外活動，空間飛行器捕獲等，其可靠性對于整個空間任務至關重要。空間機械臂動力學分析涉及運動過程中大變形和間隙碰撞問題，且結構參數存在不確定性，因此，要建立精確的空間機械臂動力學模型就需要考慮各種因素。

Flores等[1]對多種間隙模型進行了研究，通過對含間隙機構進行動力學分析發現間隙嚴重影響機構動力學特性。Zhao等[2]對含間隙空間機器人進行了動力學特性研究，研究發現間隙尺寸會顯著影響機器人動力學特性。Erkaya[3]建立了含間隙焊接機械臂的動力學模型。Varedi-Koulaei等[4]采用粒子群算法對含間隙的3-RRR并聯機械手進行了優化設計，以減小間隙碰撞對該機械手動力學特性的影響。Megahed等[5]對含多間隙機構進行了研究，結果表明間隙位置，運行速度和間隙大小都會顯著影響機構動力學特性。谷勇霞等[6]研究了間隙尺寸和間隙關節數量對漂浮空間機械臂動力學特性的影響。考慮到構件柔性，Khemili等[7]對含間隙平面柔性機構進行了動力學分析，結果顯示構件柔性能夠有效控制碰撞力峰值。任武等[8]建立了考慮間隙的多柔體臂架的剛柔混合模型。Ben Abdallah等[9]對含多間隙的柔性機構進行了研究。考慮到機械臂在運動過程中存在大變形，Tian等[10]基于絕對節點坐標法[11]對含PD控制器的雙連桿柔性機械臂進行了控制精度分析。……