机器人已经进入太空。从月球上的着陆器到火星上的漫游者等等，机器人是太空探索的完美候选人:它们可以承受极端的环境，同时以完全相同的方式持续地重复相同的任务而不会感觉到累。像地球上的机器人一样，它们可以完成危险和平凡的工作，从太空漫步到擦拭航天器表面。随着太空任务数量的增加和科学范围的扩大，需要更多的设备，需要一种能在人类难以适应的环境中操作的轻量级机械臂。

然而，一般的控制方案在地球上可以移动这样的设备，但是操作平面是平的，不能转换到太空中，那里的环境是不可预测和多变的。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出了一种重达9.23公斤的机械臂——大约是一岁婴儿的大小——能够携带自身重量的四分之一，具有根据环境实时调整位置和速度的能力。

他们于9月28日在《太空:科学与技术》杂志上发表了他们的研究结果。

“为了解决机械臂的质量和尺寸受到严格限制的问题，以及在空间操作中对控制方法的可靠性和安全性要求较高的问题，我们开发了一种轻型空间机械臂，并提出了一种新的控制方法。”通讯作者、哈尔滨工业大学机械工程与自动化学院机器人与系统国家重点实验室教授徐文福说。

这种机械手在操作时需要施加恒力控制。

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，其法向量通常是实时变化的，所以传统的方法会失败，为了克服这个困难，研究人员提出了积分自适应导纳控制，可以实现实时校正机械手末端的期望位置，使其完全接触，实现恒力控制。

把它比作在纸上画一条线。当纸张在平面桌面上时，它更容易在线上保持均匀的压力。在一张纸上绕着一个弹跳的球画一条相同的线要困难得多，需要具体的计算来理解球的运动，以及根据钢笔和球的位置施加多大的压力。

为了保持太空中机械臂的力控制不变，研究人员采用了一种无需稳态修正的控制方法，而稳态修正是已知环境下控制系统的关键组成部分。稳态校正将潜在的误差应用到整个运动中，当环境是可预测的时，这就缓解了问题。例如，如果机械手知道书桌的表面是粗糙的，强大的压力会导致纸张撕裂，它可以减轻笔的压力，保持一条恒定的线。但当表面变化且不可预测时，保持恒定的校正状态会导致更多的误差，因为不是所有的校正都适用于所有的误差。

研究人员测试了他们的轻型机械手的控制方法，发现即使在未知的表面，机械臂可以比传统的控制机械手更快地调整，从而产生足够稳定的跟踪效果，用于实际应用。

“采用本文提出的轻型空间机械臂和积分自适应导纳控制方法，可以解决空间目标捕获、在轨组装、轨道修复等在轨服务实际问题。”徐说。

Xu认为，他们的工作可以为未来的光机械手设计提供参考，而该控制方法可以应用于机器人表面磨床和抛光机的加工过程。