空间微重力下机械臂轨迹规划仿真与新策略优化

本文主要探讨了空间机械臂系统在微重力环境下的轨迹规划仿真分析。作者王一全、王敏、杨闻和王兴龙来自中国空间技术研究院通信卫星事业部，他们针对空间三自由度机械臂进行研究，特别关注在轨组装系统中的动力学特性，因为这种环境与地面环境下的动力学模型存在显著差异。 文章首先基于拉格朗日方程，这是一种在航天工程中常用的描述系统动力学的数学工具，适用于太空环境。通过这种方法，作者推导出了空间机械臂的动力学方程，这有助于理解和预测在轨道上的运动行为。作者通过数值模拟，对在不同作用力矩下各关节的动力学响应进行了详细的分析，验证了所建立的动力学模型的准确性和可靠性。 仿真结果表明，该动力学模型能够准确地反映空间机械臂在微重力环境下的运动特性，揭示了关节间因受到不同力矩而产生的相互耦合效应。这对于理解和控制空间机械臂的运动至关重要，尤其是在执行精确的在轨服务任务，如目标捕获等时。 接下来，作者在传统的机械臂轨迹规划方法的基础上，提出了创新的轨迹逼近策略。这种方法旨在提高规划的效率和精度，使之能够在微重力环境中实现期望路径的精确跟踪。通过比较新方法与传统方法的优劣，研究证明了本文方法在实际应用中具有明显优势。 最后，文章的关键词涵盖了空间机械臂、微重力环境、在轨服务、动力学模型和路径规划等核心概念，强调了这项研究在航天领域的实际价值。文章被归类为O313.7（航天技术）和TB115.7（机器人学），文献标志码为A，表明它是一篇经过同行评审的研究论文，发表在2019年的某期《……》期刊上，并获得了DOI：10.12126/see.2019.01.007的国际标准数字标识。 这篇文章提供了一种有效的方法来处理空间机械臂在微重力环境中的轨迹规划问题，这对于未来航天器维护、组装和操作具有重要的理论指导意义。