(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211042517.8 (22)申请日 2022.08.29 (71)申请人 北京空间飞行器总体设计 部 地址 100094 北京市海淀区友谊路104 号 (72)发明人 刘鑫　李德伦　王康　周东　张沛　 辛鹏飞　高升　胡成威　张运　 王友渔　余晟　 (74)专利代理 机构 中国航天科技专利中心 11009 专利代理师 茹阿昌 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种空间机械臂关节主动可控反驱控制方 法 (57)摘要 本发明一种空间机械臂关节主动可控反驱 控制方法， 通过主动施加输出力矩， 使关节在外 力和关节输出力的共同作用下实现反驱控制。 通 过检测关节输出端的力矩并通过反驱控制器实 现对反驱刚度、 阻尼特征的控制。 通过一维力矩 传感器测量 关节输出端受力， 与期望反驱力矩输 入反驱控制器， 反驱控制器根据期望反驱力矩需 求， 输出关节期望速度， 并通过速度控制器和电 流控制器实现对关节速度的控制， 达到主动控制 反驱力矩的目的。 本发明反驱控制器由力矩滞 回、 反驱特性模拟器和速度限幅组成， 可将期望 反驱力矩和实际力矩转换为可控的关节期望速 度。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 115488879 A 2022.12.20 CN 115488879 A 1.一种空间机 械臂关节主动可控反驱控制方法， 其特 征在于， 包括： 利用力矩传感器获得关节输出端的关节实际力矩MjI； 根据关节实际力矩的绝对值|MjI|， 确定当前第k个解 算周期的关节控制力矩Mj(k)； 根据获得的关节控制力矩Mj(k)， 确定当前第k个解 算周期的关节期望 速度Vimp(k)； 对获得的关节期望速度Vimp(k)进行限幅处理， 获得限幅处理后 的关节期望速度Vimp′ (k)， 使用限幅处 理后的关节期望 速度Vimp′(k)作为关节的期望转动速度。 2.根据权利要求1所述的一种空间机械臂关节主动可控反驱控制方法， 其特征在于， 所 述确定关节控制力矩Mj的方法， 具体为： 在关节实际力矩绝对值|MjI|增大过程中， 若|MjI|≥MInDeadArea， 则令当前第k个解算周期 的关节控制力矩Mj(k)等于关节实际力矩值MjI； 反之， 则令当前第k个解算周期的关节控制 力矩Mj为0； 在关节实际力矩|MjI|减小过程中， 若|MjI|＜MOutDeadArea， 则令当前第k个解算周期的关 节控制力矩Mj(k)为0， 反之， 则令当前第k个 解算周期的关节控制力矩Mj(k)等于关节实际力 矩值MjI； 其中， MInDeadArea为进入有效力矩值， MOutDeadArea为退出有效力矩值。 3.根据权利要求2所述的一种空间机械臂关节主动可控反驱控制方法， 其特征在于， 所 述进入有效力矩值MInDeadArea的确定方法如下： 若关节反驱力矩需求范围的中间值小于或等于关节最大输出力矩的1/2， 则令MInDeadArea 等于关节反驱力矩需求范围的中间值； 反之， 则令MInDeadArea小于或等于关节最大输出力矩的1/2。 4.根据权利要求2所述的一种空间机械臂关节主动可控反驱控制方法， 其特征在于， 所 述退出有效力矩值MOutDeadArea的确定方法如下： MOutDeadArea等于力矩传感器精度的3 ‑5倍或MInDeadArea的1/2～2/3倍。 5.根据权利要求1所述的一种空间机械臂关节主动可控反驱控制方法， 其特征在于， 所 述确定当前第k个解 算周期的关节期望 速度Vimp(k)的方法， 具体为： 其中， Tmf为反映关节反驱阻尼的系数， C为反映关节反驱摩擦系数。 6.根据权利要求5所述的一种空间机械臂关节主动可控反驱控制方法， 其特征在于， 所 述Tmf取值范围为0～1。 7.根据权利要求5所述的一种空间机械臂关节主动可控反驱控制方法， 其特征在于， 所 述C取值范围为 不大于10‑2。 8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种空间机械臂关节主动可控反驱控制方法， 其 特征在于， 所述获得限幅处 理后的关节期望 速度Vimp′(k)的方法， 具体为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115488879 A 2其中， VimpULim为关节速度限幅上限， VimpDLim为关节速度限幅下限。 9.根据权利要求8所述的一种空间机械臂关节主动可控反驱控制方法， 其特征在于， 所 述VimpULim不超过关节正向最大速度的2/ 3。 10.根据权利要求8所述的一种空间机械臂关节主动可控反驱控制方法， 其特征在于， 所述VimpDLim不超过关节反向最大速度的2/ 3。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115488879 A 3