面向未知目标的柔性关节空间机器人滑模控制

张文辉， 陈浩文， 闻 志， 叶晓平

1. 南京晓庄学院电子工程学院, 江苏 南京 211100 2. 南京工程学院, 江苏 南京 211100 3. 浙江理工大学机械与自动控制学院， 浙江 杭州 310000 4. 浙江省航空航天金属导管塑性成形技术与装备重点实验室， 浙江 丽水 323000 5. 丽水学院工学院，浙江 丽水 323000

0 引 言

近半个世纪以来，机器人技术在空间探索中的应用越来越广泛[1-2].从前苏联“礼炮号”空间站到欧盟“国际空间站”，再到我国“天空一号”空间实验室，空间机器人已经被越来越广泛应用于空间站的建设与维护.其中最著名的为欧盟“国际空间站”加拿大Canadarm-2空间机械臂，该机械臂主要对航天器舱内和舱外不同目标进行拾取、搬运、定位和释放.同时，协助航天员完成在轨建设或维修.2010年，Canadarm-2空间机械臂成功捕获SpaceX龙飞船，实现了极低成本的空间载人往返.2019年5月加拿大航天局(CSA)宣布，将建设Canadarm-3空间机械臂项目，该机械臂采用碳纤维复合材料，具有轻质，高速的特点，相比较1代、2代机械臂，其关节柔性无疑更高.

关节柔性能够在空间机器人在抓捕目标载荷时，能吸收碰撞能量，避免损坏执行机构.但其柔性特性会造成机械臂末端产生残余振动和关节转角误差，影响系统稳定性和控制精度[3-5].因此，柔性机器人控制及振动抑制问题正逐渐成为国内外学者研究的热点[6-8].

当前，柔性机器人文献研究主要集中在固定基座的地面柔性机械臂[9-10]，偶有空间漂浮基柔性机器人的研究，也未考虑目标载荷的情况，更很少涉及面向……