空間機器人與控制方法

　　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了新進展，針對航天器平臺和機械臂的動力學耦合提出了一種基于時延估計的無模型解耦控制算法，相關成果以論文形式（Attitude Decoupling Control of Semifloating Space Robots Using Time-Delay Estimation ａｎｄ Supertwisting Control）發表在國際宇航領域Top期刊IEEE Transactions on Aerospace ａｎｄ Electronic Systems。

　　由于外太空的高低溫、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，未來將廣泛地應用于在軌服務和深空探測領域。同時，空間機器人可承載大量的自主操作任務，如抓捕、裝配、搬運以及采樣返回等。對于此類機器人，航天器平臺和機械臂之間存在著復雜的動力學耦合作用，嚴重影響機械臂末端的操作精度。因此，如何有效地抑制或補償基—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。該方法本質為瞬態學習控制算法，通過引入常數對角陣對動力學模型進行改造，將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信息和控制輸入來估計當前時刻系統的新非線性項，實現系統高效解耦。該方法優點在于不需要實時計算系統模型參數，算法具有內在自適應性，計算效率高。該項成果將為后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。

　　近年來，面向國家相關任務需求，圍繞空間機器人自主操控技術，沈陽自動化所科研人員在空間機器人在軌捕獲、在軌加注、智能控制、空間人機交互等方面取得系列進展，相關成果發表于IEEE Trans. on Cybernetics，IEEE Trans. on Industrial Electronics, IEEE/ASME Trans. on Mechatronics, Nonlinear Dynamics, Acta Astronautica，Science China echnological Sciences, Chinese Journal of Aeronautics等期刊，相關成果得到國內外研究人員的廣泛關注。

　　該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中科院創新交叉團隊和機器人學國家重點實驗室自主課題等項目的大力支持。