空间机器人：被动冗余度运动学优化与控制

本文主要探讨了"被动冗余度"空间机器人在运动学上的关键特性与应用。首先，作者分析了这种机器人主、被动关节之间的运动学耦合，这是一种核心概念，因为耦合关系直接影响机器人的运动规划和控制。通过深入理解这种耦合，设计者能够更有效地利用机器人的冗余结构，提高其运动的灵活性和精度。 其次，文章着重比较了"被动冗余度"空间机器人与全主动关节冗余度机器人的运动学奇异性质。奇异点是机器人运动学中的一个重要概念，它标志着关节角度的某些特定组合可能导致无法解析的运动或姿态。通过对比两者，本文揭示了"被动冗余"如何在保持类似灵活性的同时，避免或减少奇异点带来的问题，从而提高机器人的操作性和可控制性。 接着，文章提出了"被动冗余度"空间机器人的最佳最小二乘运动学优化方程，这是一种数学模型，用于在实际操作中优化机器人的运动路径，以最小化误差或能耗。这种方法对于实现高效、稳定的机器人运动控制至关重要。 最后，通过模拟平面3D空间站机器人的实例，验证了这些理论分析的有效性。仿真结果证明了被动冗余度设计在实际任务中的可行性和优越性，尤其是在微重力环境下，轻质材料的使用和无驱动部件的关节设计显著减轻了机器人整体重量，提高了其在空间任务中的性能和效率。 本文深入研究了被动冗余度空间机器人的运动学特性，为设计和控制这类机器人提供了重要的理论支持，对于提升空间机器人的性能和适应性具有重要意义。