以漂浮基柔性关节空间机械臂为研究对象,在空间机械臂系统模型参数未知且存在外部干扰的情况下,结合系统动量守恒和拉格朗日方程建立了系统动力学方程,利用奇异摄动理论将系统分解为快变子系统和慢变子系统。设计了一种利用改进遗传算法(GA)优化神经网络权值的径向基函数神经网络自适应控制器,通过李雅普诺夫稳定性分析和MATLAB数值仿真分析,证实了所设计的控制器能够确保控制系统在更短的时间内达到稳定,并能够同时保证漂浮基柔性关节空间机械臂关节角和关节角速度均获得高精度的轨迹跟踪。

针对气动软体空间机械臂的压力控制需求,提出了基于脉宽调制(PWM)的软体臂压力控制技术。设计了气动软体空间机械臂的气动系统结构,并建立了各部分的数学模型。根据开关阀和PWM控制的特性,提出了基于零位补偿和双阀同步PWM的软体臂压力控制系统结构,并阐述了各部分设计方法。利用Python建立了整个系统的仿真模型,并将仿真结果与实验结果进行了对比,对比结果表明,模型具有一定的准确性。对该压力控制系统进行了正弦跟踪实验,实验结果表明,该系统可以进行低频跟随,能够满足气动软体空间机械臂的压力控制需求。

以漂浮基n关节空间机械臂系统为研究对象，建立了系统动力学一般方程，并分析了机械臂与浮动基体之间存在的动力学耦合关系，进而提出了一种系统非完整性判定方法。该方法通过选择基体姿态速度变量和机械臂关节角速度变量构成系统的独立状态变量，构造系统状态方程，并对系数矩阵做出适当的分解，可以证明系统状态解空间是一个不满足对合性的变矢量域分布。最终，通过弗罗贝尼乌斯定理判定定理证明系统的非完整性。在仿真过程中，以闭合关节路径为输入条件，来观察基体姿态输出的变化情况，发现基体姿态变化曲线并不是闭合的，再次证明了系统的非完整性。

目前,中国在空间机械臂机电一体化关节控制方面进行了较多的研究,但是都处在实验室阶段。为推进空间机械臂机电一体化关节的应用,首先对空间机械臂机电一体化关节控制设计方案进行分析,了解机械臂的功能需求;之后对空间机械臂一体化技术指标、控制精度及输出力矩进行分析,从而为空间机械臂机电一体化关节控制的设计打下基础,实现了空间机械臂机电一体化关节控制的设计。研究表明：空间机械臂机电一体化的设计实现了关节的小型化,满足了空间机械臂的需求,并且其关节构型能够提高结构的承载力。

基于ADAMS动力学仿真软件，建立含间隙关节空间机械臂的动力学仿真模型，改变关节间隙尺寸和刚度系数等相关参数，获取不同关节间隙尺寸下的空间机械臂动力学响应；通过搭建含间隙关节的空间机械臂实验台，采用改变臂杆端盖孔径的方法改变关节间隙尺寸，分析不同关节间隙尺寸下的空间机械臂臂杆的输出振动特性。仿真与实验结果表明：臂杆末端的加速度和关节的接触碰撞力会随着空间机械臂关节间隙的增大而逐渐增大，但增幅会逐渐减小；空间机械臂关节间隙的增大还会导致关节内碰撞加剧，引起更大的能量损失。这可为提高含间隙空间机械臂的控制精度提供参考。