模型不确定的空间机器人无力传感器阻抗控制方法

针对自由漂浮空间服务机器人在轨捕获时与服务对象的碰撞问题,提出一种考虑模型不确定情况下的无力传感器阻抗控制方法。通过将不确定模型观测的接触力和神经网络对模型不确定部分辨识得到的接触力,共同作为末端执行器与服务对象抓捕点的估计接触力和阻抗控制器的反馈,使空间机器人在模型不确定和无力传感器的情况下仍能实现与服务对象的柔性接触。数值仿真结果表明,该方法可有效降低对空间机器人动力学建模精度的要求,具有较强的工程可行性。

无力传感器的机械手爪力控制研究

针对当前基于被动力控制机械手爪的结构复杂问题,以及基于力传感器主动力控制机械手爪的安装局限问题,提出了一种无力传感器的机械手爪力控制方法。运用闭链结构机械手爪的静力学二元性概念计算驱动关节力矩。基于广义动量,设计驱动关节干扰力矩观测器估计干扰力矩。利用虚位移原理,建立驱动关节干扰力矩和夹持力的关系,通过仿真验证了估计夹持力的正确性;控制仿真采用速度和力控制切换的方式,实现了低振荡且仅仅一次碰撞的无力传感器的机械手爪力控制。

无末端力传感器的可重构机械臂分散力控制

针对存在关节摩擦和外扰的可重构机械臂系统在受限空间内的力控制问题,提出一种无需使用力传感器即可同时控制受限空间内机械臂力和位置的分散阻抗内环/力外环控制方案.采用模糊系统逼近机械臂系统中的不确定项及子系统间的耦合关联项,通过基于模糊预测的力外环控制器为内环的阻抗控制器提供参考轨迹,并利用模糊系统逼近实际的接触力.该方案为没有力传感器情况下的可重构机械臂的力控制提供了一种可能的解决方案,且模糊预测调节参考轨迹的阻抗内环控制使机械臂具有一定的柔顺性,能较好地实现机械臂由自由空间向受限空间的过渡.通过对2自由度平面机械臂和3自由度机械臂的仿真验证了该方法的有效性.

基于自由度约束与正弦摩擦补偿的遥控器装配策略

为解决遥控器装配等组装场景非规则外形零件装配问题,提出一种基于自由度约束与正弦摩擦补偿的装配策略设计方法。首先,该方法分析待装配体几何特征,利用接触状态的自由度约束方程设计装配动作,通过不同接触状态之间的迁移逐步约束待装配体之间的相对自由度;之后,针对常用摩擦力补偿算法受静摩擦力影响较大问题,提出一种基于正弦摩擦补偿的摩擦模型,用于补偿静摩擦力。同时,基于无力传感器的关节阻抗算法框架设计运动轨迹和外力,并判断装配状态迁移条件,有效提升装配成功率。实验结果表明,静摩擦补偿后的关节阻抗控制算法明显提升了静力感知性能,提出的装配策略在非规则外形零件组装场景成功率达94%,装配过程的机器人末端出力不超过20 N,可保证在装配力较小条件下以较高成功率完成装配。