近日，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所在空間機(jī)器人自主操控方面取得進(jìn)展，針對航天器平臺和機(jī)械臂的動力學(xué)耦合提出基于時延估計(jì)的無模型解耦控制算法，相關(guān)研究成果以Attitude Decoupling Control of Semifloating Space Robots Using Time-Delay Estimation ａｎｄ Supertwisting Control為題，發(fā)表在IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems上。

　　由于外太空高低溫、超真空、強(qiáng)輻射等惡劣環(huán)境，由航天器和機(jī)械臂組成的空間機(jī)器人系統(tǒng)具備航天器的機(jī)動能力和機(jī)械臂的操作能力，未來將廣泛應(yīng)用于在軌服務(wù)和深空探測領(lǐng)域。空間機(jī)器人可承載大量的自主操作任務(wù)，如抓捕、裝配、搬運(yùn)以及采樣返回等。對于此類機(jī)器人，航天器平臺和機(jī)械臂之間存在復(fù)雜的動力學(xué)耦合作用，影響機(jī)械臂末端的操作精度。因此，如何有效抑制或補(bǔ)償基—臂耦合作用是空間機(jī)器人領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。

　　為此，沈陽自動化所空間自動化技術(shù)研究室科研人員基于時延估計(jì)（Time-delay estimation, TDE）算法和超扭轉(zhuǎn)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(zhì)為瞬態(tài)學(xué)習(xí)控制算法，通過引入常數(shù)對角陣對動力學(xué)模型進(jìn)行改造，將新模型劃分為線性項(xiàng)和新非線性項(xiàng)，利用模型前一時刻的觀測信息和控制輸入來估計(jì)當(dāng)前時刻系統(tǒng)的新非線性項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高效解耦。該方法優(yōu)點(diǎn)在于不需要實(shí)時計(jì)算系統(tǒng)模型參數(shù)，算法具有內(nèi)在自適應(yīng)性，計(jì)算效率高。該成果將為后續(xù)開展空間機(jī)器人在軌服務(wù)和深空探測任務(wù)提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

　　研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、中科院創(chuàng)新交叉團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目和機(jī)器人學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主課題等的支持。

空間機(jī)器人與控制方法