空间机器人参数辨识研究：基于空间算子的运动学建模

"在轨空间机器人参数辨识研究" 这篇研究论文主要探讨了在轨自由漂浮空间机器人的参数辨识技术，这是航天领域中一个关键的课题，特别是在执行对未知目标卫星的抓取和操控任务时。文章指出，由于空间机器人自身的质量变化和目标卫星惯性参数的不确定性，参数辨识成为实现精确控制的必要步骤。 首先，作者构建了一个基于空间算子代数的空间机器人运动学模型。空间算子代数是一种强大的数学工具，能够帮助描述和分析空间机器人的运动行为。通过这个模型，可以解析机器人的动态特性，包括质心、质量和惯量张量等关键参数。 接着，研究利用线动量和角动量守恒定律来辨识机器人本体和未知目标卫星的未知参数。这种方法无需初始速度信息，但需要测量关节加速度和力矩，同时也需要考虑阻尼效应。然而，动力学辨识方法可能会消耗大量能量，且在实际操作中获取这些信号可能具有挑战性。 论文还讨论了参数辨识过程中机器人参数的影响，以及辨识结果如何反过来影响控制策略。对于大型在轨服务空间机器人来说，由于其结构复杂性和动态耦合效应，地面实验往往难以准确模拟其动力学行为，因此在轨参数辨识显得尤为必要。 文中引用了Slotine和Adenilson的工作，他们使用动力学方程进行参数辨识，但这种方法需要加速度和力矩的测量，且存在奇异矩阵问题。Murotsu和Senda等人的方法依赖于线动量和角动量守恒，但同样面临奇异方程组的挑战。郭琦等人对此进行了扩展，但未充分考虑辨识条件和方程组的奇异性问题。 论文提出了一种新的方法，即基于空间算子代数理论建立运动学模型，然后利用线动量和角动量守恒来辨识参数。这种方法可能提供更有效且适应性强的解决方案，尤其对于那些需要多个机械臂且具备初始速度的空间机器人。 最后，研究在地面实验室中验证了这种方法的可行性和效果，这表明该参数识别方法在实际应用中具有潜力。这项工作对于提升在轨服务空间机器人的自主性和任务执行能力具有重要意义，为未来的空间探索和维护任务提供了理论支持和技术参考。