宇宙ロボットが宇宙船の捕獲および補助ドッキング操作における順応性を実現するために、宇宙船ドッキング装置の出力力および姿勢の精密制御を研究し、関節モーターとマニピュレーターの間にばね・ダンパー緩衝装置を追加して、接触や衝突時に生じる大きな衝撃力による関節破損を防止した。まず、ニュートンの第三法則、捕獲点の速度制約および閉ループ系の幾何学的制約を組み合わせて、宇宙船捕獲後の混合体システムの動力学方程式を得、運動量保存則により衝撃効果と衝撃力を算出した。次に、宇宙船ドッキング装置の搭載物座標系に対する運動学的関係を通じて、ドッキング操作過程におけるインピーダンスモデルを構築した。その後、ロバスト適応型二重スライディングモード制御戦略を設計し、インピーダンス制御と組み合わせて力負荷追従制御システムを採用し、ドッキング装置の姿勢および出力力を精密制御して、接触や衝突時の衝撃力を低減した。この制御戦略は二重スライディングモード構造を有し、第一層は混合体システムの有限時間収束を保証し、第二層は制御の高ゲイン問題に対応する。最後に、リアプノフの定理によりシステムの安定性を証明し、数値シミュレーションで提案制御戦略の有効性を検証した。シミュレーション結果は、所定速度で緩衝装置が衝突衝撃トルクを最大46.78％低減でき、出力力の制御精度が0.5 Nより優れ、位置・姿勢の制御精度が10^{-3} mおよび0.5°より優れていることを示している。

二腕宇宙ロボット; 緩衝装置; 補助ドッキング操作; インピーダンス制御; 二重スライディングモード