含区间铰间隙柔性机械臂控制精度分析

刘志元，孙东阳

(重庆大学 航空航天学院，重庆 400044)

随着空间技术的快速发展，大尺寸、轻量化的空间机械臂已经被广泛地用于空间站的组装、修理和检测，航天员舱外活动，空间飞行器捕获等，其可靠性对于整个空间任务至关重要。空间机械臂动力学分析涉及运动过程中大变形和间隙碰撞问题，且结构参数存在不确定性，因此，要建立精确的空间机械臂动力学模型就需要考虑各种因素。

Flores等[1]对多种间隙模型进行了研究，通过对含间隙机构进行动力学分析发现间隙严重影响机构动力学特性。Zhao等[2]对含间隙空间机器人进行了动力学特性研究，研究发现间隙尺寸会显著影响机器人动力学特性。Erkaya[3]建立了含间隙焊接机械臂的动力学模型。Varedi-Koulaei等[4]采用粒子群算法对含间隙的3-RRR并联机械手进行了优化设计，以减小间隙碰撞对该机械手动力学特性的影响。Megahed等[5]对含多间隙机构进行了研究，结果表明间隙位置，运行速度和间隙大小都会显著影响机构动力学特性。谷勇霞等[6]研究了间隙尺寸和间隙关节数量对漂浮空间机械臂动力学特性的影响。考虑到构件柔性，Khemili等[7]对含间隙平面柔性机构进行了动力学分析，结果显示构件柔性能够有效控制碰撞力峰值。任武等[8]建立了考虑间隙的多柔体臂架的刚柔混合模型。Ben Abdallah等[9]对含多间隙的柔性机构进行了研究。考虑到机械臂在运动过程中存在大变形，Tian等[10]基于绝对节点坐标法[11]对含PD控制器的双连杆柔性机械臂进行了控制精度分析。……