Controlling a robot astronaut to move in the same way as a human astronaut to realize a wide range of motion in a space station is an important requirement for the robot astronauts that are meant to assist or replace human astronauts. However, a robot astronaut is a nonlinear and strongly coupled multibody dynamic system with multiple degrees of freedom, whose dynamic characteristics are complex. Therefore, implementing a robot astronaut with wide-ranging motion control in a space station is a tremendous challenge for robotic technology. This article presents a wide-ranging stable motion control method for robot astronauts in space stations based on human dynamics. Focusing on the astronauts’ parking motion in a space station, a viscoelastic dynamic humanoid model of parking under microgravity environment was established using a mass–spring–damper system. The model was used as the expected model for stable parking control of a robot astronaut, and the complex dynamic characteristics were mapped into the robot astronaut system to control the stable parking of the robot astronaut in a manner similar to a human astronaut. This provides a critical basis for implementing robots that are capable of steady wide-ranging motion in space stations. The method was verified on a dynamic system of a robot astronaut that was constructed for this research. The experimental results showed that the method is feasible and effective and that it is a highly competitive solution for robot astronauts with human-like moving capabilities in space stations.

中文翻译：

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基于人体动力学的空间站机器人宇航员稳定停车控制

控制机器人宇航员像人类宇航员一样运动，在空间站中实现大范围的运动，是辅助或替代人类宇航员的机器人宇航员的重要要求。然而，机器人宇航员是一个非线性、强耦合、多自由度的多体动力学系统，其动力学特性复杂。因此，在空间站实现具有大范围运动控制的机器人宇航员是机器人技术面临的巨大挑战。本文提出了一种基于人体动力学的空间站机器人宇航员大范围稳定运动控制方法。关注宇航员在空间站的停车动作，使用质量-弹簧-阻尼器系统建立了微重力环境下停车的粘弹性动态人形模型。该模型作为机器人宇航员稳定停车控制的预期模型，将复杂的动态特性映射到机器人宇航员系统中，以类似于人类宇航员的方式控制机器人宇航员的稳定停车。这为实现能够在空间站中进行稳定大范围运动的机器人提供了关键基础。该方法在为此研究构建的机器人宇航员动态系统上得到了验证。实验结果表明，该方法可行且有效，是空间站中具有类人移动能力的机器人宇航员的极具竞争力的解决方案。该模型作为机器人宇航员稳定停车控制的预期模型，将复杂的动态特性映射到机器人宇航员系统中，以类似于人类宇航员的方式控制机器人宇航员的稳定停车。这为实现能够在空间站中进行稳定大范围运动的机器人提供了关键基础。该方法在为此研究构建的机器人宇航员动态系统上得到了验证。实验结果表明，该方法可行且有效，是空间站中具有类人移动能力的机器人宇航员的极具竞争力的解决方案。该模型作为机器人宇航员稳定停车控制的预期模型，将复杂的动态特性映射到机器人宇航员系统中，以类似于人类宇航员的方式控制机器人宇航员的稳定停车。这为实现能够在空间站中进行稳定大范围运动的机器人提供了关键基础。该方法在为此研究构建的机器人宇航员动态系统上得到了验证。实验结果表明，该方法可行且有效，是空间站中具有类人移动能力的机器人宇航员的极具竞争力的解决方案。并将复杂的动态特性映射到机器人宇航员系统中，以类似于人类宇航员的方式控制机器人宇航员的稳定停车。这为实现能够在空间站中进行稳定大范围运动的机器人提供了关键基础。该方法在为此研究构建的机器人宇航员动态系统上得到了验证。实验结果表明，该方法可行且有效，是空间站中具有类人移动能力的机器人宇航员的极具竞争力的解决方案。并将复杂的动态特性映射到机器人宇航员系统中，以类似于人类宇航员的方式控制机器人宇航员的稳定停车。这为实现能够在空间站中进行稳定大范围运动的机器人提供了关键基础。该方法在为此研究构建的机器人宇航员动态系统上得到了验证。实验结果表明，该方法可行且有效，是空间站中具有类人移动能力的机器人宇航员的极具竞争力的解决方案。该方法在为此研究构建的机器人宇航员动态系统上得到了验证。实验结果表明，该方法可行且有效，是空间站中具有类人移动能力的机器人宇航员的极具竞争力的解决方案。该方法在为此研究构建的机器人宇航员动态系统上得到了验证。实验结果表明，该方法可行且有效，是空间站中具有类人移动能力的机器人宇航员的极具竞争力的解决方案。