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机器人已经进入太空。从月球登陆器到火星漫游者等等，机器人是太空探索的完美候选人:它们可以承受极端环境，同时始终以完全相同的方式重复同样的任务，而不会感到疲劳。就像地球上的机器人一样，它们既可以完成危险的工作，也可以完成平凡的工作，从太空行走到抛光航天器表面。随着太空任务数量的增加和科学范围的扩大，需要更天涯辅助多的设备，因此需要一种可以在人类困难的环境中操作的轻型机械臂。
然而，能够在地球上移动这种机械臂的控制方案，在地球上的操作平面是平的，但在环境不可预测且变化无常的太空中却无法实现。为了解决这个问题，哈尔滨工业大学机械工程与自动化学院的研究人员开发了一种重9.23公斤的机械臂，大约相当于一个一岁婴儿的大小能够携带自身重量四分之一的物体，能够根据环境实时调整位置和速度。
他们于9月28日在《太空:科学与技术》(Space: Science & Technology)上发表了他们的研究结果。
“为了解决空间作业中对机械手质量和尺寸的严格限制，以及对控制方法的可靠性和安全性要求高的问题，我们开发了一种轻型空间机械手，并提出了一种新的控制方法。”通讯作者徐文福，哈尔滨工业大学机械工程与自动化学院教授，机器人与系统国家重点实验室。
该机械手在工作时需要进行恒力控制。
徐说:“对于平面的恒力控制，控制力的方向是恒定的，但对于未知环境中的曲面，其法向量经常是实时变化的，所以传统的方法会失败。”“调兵山对分 为了克服这个困难，我们提出了积分自适应导纳控制，可以实现对机械手末端期望位置的实时校正，使其完全接触，实现恒力控制。”
把它比作在纸上画一条线。当纸张在一个平面桌面上时，它更容易保持均匀的压力跨越线。在纸上绕着一个弹跳的球画一条相同的线要困难得多，需要具体的计算来了解球的运动，以及根据笔和球的位置施加多大的压力。
微信无法连接到服务器1237为了保持空间机械臂的力控制恒定，研究人员采用了一种无需进行稳态校正的控制方法，而稳态校正是已知环境中控制系统的关键组成部分。稳态校正将潜在误差应用于整个运动，当环境是可预测的时候，这可以缓解问题。例如，如果机械手知道桌子表面粗糙，强大的压力会导致纸张撕裂，可以减轻笔的压力，保持一条恒定的线。但当表面变化和不可预测时，保持恒定的校正状态会导致更多的误差，因为并不是所有的校正都适用于所有的误差。
研究人员测试了轻型机械臂的控制方法，发现即使在未知的表面上，机械臂也能比传统控制机械臂更快地调整，从而产生足够稳定的跟踪效果，适用于实际应用。
徐说:“使用提出的轻型空间机械手和整体自适应导纳控制方法可以解决在轨服务的实际问题，如空间目标捕获、在轨装配、轨道修复等。”
该控制方法可应用于机器人表面磨光机的加工过程中，为今后的光机械臂设计提供参考。
作者包括吴志伟和陈永廷，哈尔滨工业大学机械工程与自动化学院。
广东省重点研发计划项目(2019B090915001)
深圳市基础研究发展计划项目(JSGG20200103103401723、JCYJ20190806142818365、JCYJ20180507183610564)资助。