南京航空航天大学学报

作者：刘茜，刘传凯，朱安，谢珊珊，吴杰，孙军，张楠，曾晓旭，张宽，张济韬，李立春

单位：北京航天飞行控制中心，北京 100094;航天飞行动力学技术重点实验室，北京 100094；,北京航天飞行控制中心，北京 100094;航天飞行动力学技术重点实验室，北京 100094；,福州大学机械工程及自动化学院，福州 350108；,航天系统部，北京 100080；,北京航天飞行控制中心，北京 100094;航天飞行动力学技术重点实验室，北京 100094；,北京航天飞行控制中心，北京 100094;航天飞行动力学技术重点实验室，北京 100094；,北京邮电大学现代邮政学院(自动化学院)， 北京 100876；,北京邮电大学现代邮政学院(自动化学院)， 北京 100876；,北京航天飞行控制中心，北京 100094；,北京航天飞行控制中心，北京 100094;航天飞行动力学技术重点实验室，北京 100094；,北京航天飞行控制中心，北京 100094；

关键词：空间机械臂;地面遥操作;运动控制验证;超限检测;碰撞检测

基金：国家自然科学基金（61972020， 62003025）；装备预研国防科技重点实验室基金（19KY1208， 6142210200307）；航天装备研究（TJ20191A020030， TJ20191C080221）。

空间机械臂是在轨进行舱外巡检、航天员辅助出舱的关键活动机构，其在轨操作的运动过程需要在地面进行预先规划生成运动控制指令，再通过数字仿真与推演对运动控制指令进行验证，以确保机械臂操作全程的安全性和高效性。针对上述问题，本文主要从运动空间限制、运动速度限制和关节力矩限制等方面设计了地面仿真验证框架，提出了基于运动学与动力学建模、运动空间与碰撞关系分析的仿真验证策略，给出了关节运动、关节力矩和碰撞安全距离的计算方法以及超限检测与风险判断的准则，最后通过对关节超限检测、速度超限检测、力矩超限检测、碰撞检测与风险预估的仿真实验，证明了空间机械臂运动控制的地面仿真验证方法的有效性。

来源：2022年第1期

《南京航空航天大学学报》期刊编辑部

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