基于改进二阶扩张状态观测器协作机器人碰撞检测研究

Research on Collaborative Robot Collision Detection Based on Improved Second-Order Extended State Observer

在协作机械臂与外部环境的互动中,可能会发生物理接触。因此,需要设计一种高效的碰撞检测观测器,以确保人机交互时的安全。基于已经完成动力学参数辨识的动力学模型,将二阶扩张状态观测器改写成基于电流反馈的观测器模型,因电流反馈的高效,基于电流反馈的状态观测器降低了安装力矩传感器和其他视觉传感器的成本。通过对二阶扩张状态观测器在频域中的分析,将系统改造成时变临界阻尼系统,以减小机械臂在起步阶段的超调量并保持快速瞬态响应,提高了检测效率与准确性。最后,在Simulink中搭建了机械臂模型进行碰撞仿真,并搭建碰撞实验平台,进行碰撞检测实验与对照实验,实验结果表明,设计的状态观测器性能优于传统状态观测器。