前言

开展空间探索是开发和利用空间资源、探索人类新的活动领域以及探索宇宙起源的重要途径。空间机械臂因自身具有高度智能性、自主性以及灵活机动性，被广泛应用于空间探索任务中，成为辅助甚至替代人类执行空间探索任务必不可少的智能装备。

然而，考虑太空环境特殊、在轨任务繁重、自身结构复杂等因素，空间机械臂在轨长周期服役过程中，关节故障的发生不可避免。故障一方面会严重影响空间机械臂的运动能力，导致在轨任务失败；另一方面可能引发连锁反应，进一步损坏空间机械臂及航天器结构，危害航天器在轨飞行安全。空间机械臂容错运动控制技术是实现机械臂故障自处理的重要手段。通过对关节故障状态下空间机械臂运动控制策略的重构，可使故障对机械臂操作任务可完成性的影响最小化，保证在轨任务得以高效、顺利完成。

本书是作者团队十余年来在国家973计划、国家自然科学基金等项目的支持下，开展的对关节故障空间机械臂容错运动控制技术研究所取得成果的总结。本书共8章，首先介绍空间机械臂典型关节故障类型对应的数学建模方法和运动能力分析方法，然后在此基础上对关节锁定故障、关节自由摆动故障和关节部分失效故障等的空间机械臂容错运动控制策略进行详细阐述。

本书提出的理论与方法已发表于国内外重要学术期刊中，并申请多项国家发明专利，且部分成果已应用于我国航天工程项目，具有较高的学术价值、创新意义及应用价值。本书内容丰富、体系完整，可帮助读者加深对空间机械臂容错技术的认识、理解和掌握，以及为读者在航天工程、机械工程、控制科学与工程、人工智能等领域开展跨学科研究和工程实践提供参考。

由于编者水平有限，书中难免存在不足之处，敬请广大读者批评指正。

作　者

2024年4月