基于改進神經網絡的空間機械臂阻抗控制方法

戚毅凡，賈英宏，趙寶山，鐘睿，洪聞青

1. 昆明物理研究所，昆明 650223

2. 北京航空航天大學 宇航學院，北京 100191

3. 天津航天機電設備研究所 天津市微低重力環境模擬技術重點實驗室，天津 300301

1 引言

在軌服務技術是航天領域的熱點研究問題之一，而空間機械臂是空間任務中不可或缺的裝備。空間機械臂在執行零件對接拆裝、維修、捕獲及釋放等操作時會與環境發生接觸，空間機械臂末端與環境會存在較大的接觸力。為了確保目標或機械臂本身不被損壞以及任務的順利進行，必須對空間機械臂進行柔順控制[1]。

機械臂柔順控制包括被動柔順控制和主動柔順控制[2]。被動柔順控制的力控制精度較低，對環境的適應能力有限，因而主動柔順控制是主要研究方向。主動柔順控制主要分為兩類：力/位混合控制和阻抗控制。力/位混合控制就是在一定規則下將力反饋與位置反饋相結合，以同時滿足任務中位置和力的約束條件。其原理是在笛卡爾坐標系下將機械臂末端的運動空間分解為約束空間和無約束空間，在不受約束空間上進行位置控制，在約束空間上進行力控制[3]。文獻[4]提出了阻抗控制算法，該算法建立了力、位置、速度的阻抗關系式，僅需要一個控制策略即可同時控制力和位置。阻抗控制將力和位置控制納入同一控制體系，相比力/位混合控制，阻抗控制計算量更小，控制更容易實現，且研究的成熟度更高。故本文使用阻抗控制算法作為柔順控制方法。……