空間機器人自主操控研究取得進展

近日，中國科學院沈陽自動化研究所在空間機器人自主操控方面取得進展，針對航天器平台和機械臂的動力學耦合提出基于時延估計的無模型解耦控制算法，相關研究成果以Attitude Decoupling Control of Semifloating Space Robots Using Time-Delay Estimation ａｎｄ Supertwisting Control為題，發表在IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems上。

由于外太空高低溫、超真空、強輻射等惡劣環境，由航天器和機械臂組成的空間機器人系統具備航天器的機動能力和機械臂的操作能力，未來将廣泛應用于在軌服務和深空探測領域。空間機器人可承載大量的自主操作任務，如抓捕、裝配、搬運以及采樣傳回等。對于此類機器人，航天器平台和機械臂之間存在複雜的動力學耦合作用，影響機械臂末端的操作精度。是以，如何有效抑制或補償基—臂耦合作用是空間機器人領域的熱點和難點問題。

為此，沈陽自動化所空間自動化技術研究室科研人員基于時延估計（Time-delay estimation, TDE）算法和超扭轉控制（Super-twisting control, STC），提出一種無模型魯棒解耦控制算法。該方法本質為瞬态學習控制算法，通過引入常數對角陣對動力學模型進行改造，将新模型劃分為線性項和新非線性項，利用模型前一時刻的觀測資訊和控制輸入來估計目前時刻系統的新非線性項，實作系統高效解耦。該方法優點在于不需要實時計算系統模型參數，算法具有内在自适應性，計算效率高。該成果将為後續開展空間機器人在軌服務和深空探測任務提供理論基礎和技術支撐。

研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中科院創新交叉團隊項目和機器人學國家重點實驗室自主課題等的支援。

空間機器人與控制方法

來源：中國科學院沈陽自動化研究所