Impact Effect Analysis of Dual-arm Space Robot Capturing a Non-cooperative Target and Force/Position Robust Stabilization Control for Closed-chain Hybrid System

Abstract

摘要： 分析漂浮基双臂空间机器人捕获非合作目标所受的冲击影响效应，及捕获后空间机器人和目标组成的闭链混合系统对目标夹持内力和位形的鲁棒镇定控制。将捕获目标过程视为两机械臂末端与目标碰撞前、碰撞过程和碰撞后三个阶段。在碰撞前空间机器人和目标是分离的两分体系统，利用第二类拉格朗日方程建立漂浮基双臂空间机器人系统的动力学模型。在机械臂末端与目标碰撞阶段，基于空间机器人与目标总动量守恒，利用动量定理计算翻滚目标对空间机器人运动状态的冲击影响效应。在碰撞后，双臂空间机器人已捕获翻滚目标并组成闭链混合系统，针对混合系统在碰撞阶段受冲击影响而产生不稳定运动，提出一种鲁棒控制算法对其进行镇定控制，以实现双臂对目标夹持内力和空间机器人位形的协调控制，并达到期望的稳定状态。数值仿真验证了上述控制算法的有效性。