多臂空间机器人协调操作的运动学动力学与控制

用于空间站、航天飞机及机动卫星的多臂空间机器人系统，是未来空间活动的重要工具。在和平时期，它们能够代替宇航员完成太空作业、太空实验以及大型空间站的在轨组装工作，并是释放、回收及维修失效卫星的有利工具；在战时，则是俘获、破坏敌方各类卫星系统的有效武器；因此成为我国及几个空间技术大国争先研究的对象。由于空间机器人的载体处于太空失重状态，系统经常满足动量守恒、动量矩守恒或动量与动量矩均守恒的动力学约束，且后两者是非完整约束；此外，当这些臂共同持有载荷时，系统还将引入接触几何约束。因此多臂空间机器人的运动学、动力学与控制问题远较地面同类机器人复杂，有许多富有挑战意义的理论问题需要得到解决，其研究有重大的理论和实际意义。我们将系统地分析此类空间机器人系统的运动学、动力学特性，以克服非完整动力学约束及接触几何约束的引入，对控制系统设计产生的影响，给出各种工况条件下多臂空间机器人协调操作的有效控制方法。