关键词：在轨操控;空间机械臂;绳簇主被动混合驱动;超冗余机械臂;力-位-型融合控制
摘 要：针对在轨狭小/受限空间操作的需求,本文提出了一种绳簇主被动混合驱动空间机械臂及其力-位-型融合控制方法.首先,介绍了臂段主动驱动与段内被动联动相结合的混合驱动原理,设计了一种绳簇驱动空间机械臂系统,分析了“绳长-拉力”匹配特性及机械臂冗余运动特性;其次,将漂浮基非完整冗余性、机械臂运动冗余性和绳簇驱动机构变刚度特性统一表征为型空间,基于此建立系统的位-型复合运动学及静力学模型;进而,提出了绳簇主被动混合驱动空间机械臂的力-位-型融合控制方法,包括广义任务空间多目标协同控制、臂段分解运动控制和驱动组绳长-拉力混合控制三部分,将绳长单向过约束与拉力分配无穷性结合起来,实现机械臂末端操作力、位姿及系统型参数按期望目标变化的同时,避免绳索松弛或断裂.最后,研制了空间机械臂样机,开展了基于气浮台的平面多障碍回避、狭缝穿越以及基于吊丝系统的空间狭缝穿越实验,结果验证了机械臂灵巧操作性能及所提方法的有效性.
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