空间机器人精细操纵：自由浮动地面实验系统

"自由浮动机器人的精细地面实验系统是一个用于测试和验证空间机器人灵巧操纵技术的地面实验平台。该系统结合了数学模型和物理模型的混合方法，由两个工业机器人、全局和手眼视觉设备、六轴力/扭矩传感器、导轨和四台计算机组成。实验系统支持多种控制策略的验证，如顺应性控制、阻抗控制、混合力/位置控制和智能控制。通过实际实验，例如基于顺应性控制策略的轮廓曲线跟踪，证明了该地面系统在确保空间机器人安全、可靠交互方面的重要性。" 本文深入探讨了在太空活动中机器人系统的重要性和应用，特别是在轨卫星和大型空间结构的服务、建设及维护方面。精细操纵技术是实现这些任务的关键，因为这需要机器人能够安全有效地与物体或环境互动。为了确保这些任务的成功，地面实验至关重要，它们允许在发射前验证计划和控制算法。 文中介绍的地面实验系统采用了一种混合方法，将数学模型与物理模型相结合，构建了一个复杂的测试环境。这个系统包括两个工业机器人，它们可以模拟空间中的运动和操作；全局和手眼视觉设备提供了精确的位置和姿态信息，以实现高精度的导航和操纵；六轴力/扭矩传感器用于测量接触力，确保控制的柔顺性和安全性；导轨则为机器人提供了移动范围，扩展了实验的可能性；四台计算机协同工作，处理数据、执行控制算法并管理整个实验流程。 在这个系统中，可以测试各种先进的控制策略，例如： 1. **顺应性控制**：允许机器人根据环境的反馈自动调整其行为，以适应未知的或变化的条件。 2. **阻抗控制**：通过设置机械臂对外部扰动的反应方式，来模仿不同的力学特性，如软或硬的表面。 3. **混合力/位置控制**：结合位置控制的精确性和力控制的柔顺性，使机器人能同时跟踪位置目标并保持与环境的适当接触力。 4. **智能控制**：利用机器学习、人工智能或其他复杂算法，使机器人能够自适应地优化其行为。 通过实验，比如基于顺应性控制的轮廓曲线跟踪，研究人员可以评估和优化这些控制策略的效果。实验结果证实了地面系统在验证空间机器人的精细操纵技术方面的有效性，这对于未来太空任务的规划和实施具有重大意义。 自由浮动机器人的精细地面实验系统为研究和开发太空机器人提供了强大的工具，有助于推动空间技术的进步，并确保未来在轨服务、建设和维护任务的成功执行。通过不断迭代和优化，这种地面实验系统将促进更高级别的自主和智能在太空机器人中的实现。