基于动量观测器的机械臂碰撞检测与隔离

机械臂在复杂空间规划运动过程中,难免与周围环境及工作人员发生碰撞,因此需要快速可靠地检测机械臂与外界发生的碰撞,并使机械臂做出安全的反应。文中建立了机械臂动力学模型,结合广义动量设计了一种力矩观测器,考虑动力学模型误差、速度引起噪声误差等设定了动态阈值,通过比较观测值与动态阈值,实现机械臂实时碰撞检测。利用观测值将由位置、速度跟踪的控制律改变为基于观测值的力矩控制律,进而隔离碰撞。以2自由度机械臂为例,采用ADAMS分析了其动力学并结合MATLAB对所设计动量观测器进行了仿真,与传统观测器观测值进行比较,验证了所设计的动量观测器可快速准确地检测碰撞。