多臂空间机器人操作大型目标的全身接触柔顺控制研究

多臂空间机器人操作大型目标时,由于受到来自目标把手的较大拖拽力,机器人无法对目标实施有效的操作和运动约束,这些无法预知的外部拖拽可能导致机器人支撑臂的损坏或者任务失败。为了应对上述挑战,提出了一种基于全身阻抗控制和独立导纳控制的组合式接触柔顺全身控制策略,分别在空间机器人多刚体系统质心层面构建机械阻抗特性和在每条机械臂建立导纳特性,实现对外部拖拽的有效管理。基于二次规划(QP)方法构建了系统控制器,将机器人全身运动行为统一起来,设计了包括全身柔顺控制和关节力矩优化在内的QP目标函数,用来实现接触柔顺控制。通过仿真和降维度气浮实验方法综合验证了上述方法的有效性。

基于变阻尼阻抗控制的机器人接触力跟踪研究

针对工业机器人在接触任务中的柔顺接触问题,提出了一种基于变阻尼阻抗控制的接触力跟踪方法。首先,根据阻抗控制和一阶环境模型,分析接触力稳态误差与阻抗模型参数之间的数学模型;其次,根据PD控制器思想建立机器人接触力误差与阻尼参数的自适应控制率;最后,根据劳斯判据验证控制器稳定性,获取控制器参数稳定范围。实验表明,变阻尼阻抗控制相比于定阻抗控制,具有低超调、零稳态误差和迅速响应等特点,同时能够跟随动态期望力和适应不确定性的环境。

一种新型医用精密镊子的结构设计与分析

通过对传统V型镊子的简化模型进行分析,确定传统V型结构不能满足要求的原因。基于柔顺辅助应力卸载原理,对传统V型结构进行改进,提出了新型结构镊子的简化模型,并经理论验证其能够有效解决传统V型结构不能满足要求的问题。

面向精细抓取的刚软耦合仿人手作用力优化

针对精细抓取模式下刚软耦合仿人手柔顺接触的特点,为使其具备类人手的抓取作用力施加能力,首先建立仿人手的抓取力平衡方程和约束优化函数,进而提出基于外罚函数的手指最小作用力优化方法.仿人手可通过施加合适的力实现对不同物体的稳定抓取,有效避免手指在抓取过程中使物体产生大变形或抓取失败.实验结果表明:每个手指作用力的测量平均值与理论计算值的绝对误差基本处于0~0.14 N范围,相对误差为0~18.57%范围,所提方法满足了刚软耦合仿人手在精细抓取模式下稳定可靠地抓取不同物体的需求.