基于自抗扰控制的机械臂末端力/位置控制

针对机械臂末端力/位置控制问题,提出一种基于自抗扰控制(ADRC)的间接力/位置混合阻抗控制方案,将间接力/位置混合控制与阻抗控制相结合,在机械臂未与环境接触时采用位置控制,在与环境接触后切换为间接力控制,并体现出阻抗特性。该方案将混合阻抗控制与ADRC相结合,根据机械臂与环境接触时的阻抗模型建立ADRC控制器,并将阻抗参数视为系统总扰动的一部分,利用扩张状态观测器进行估计补偿,实现在无需计算阻抗参数的情况下使间接力/位置混合阻抗控制器在面对扰动时有较好的稳定性和鲁棒性。完成二自由度机械臂模型的仿真,并与传统阻抗控制器进行了比较,结果验证了所提出的基于ADRC的间接力/位置混合阻抗控制方案的有效性。

气电混合式力控末端执行器接触力控制研究

针对机器人打磨、抛光应用需求,设计了一种气电混合式力控末端执行器,其动平台与定平台之间通过音圈电机、空气弹簧和拉伸弹簧三者并联连接。该末端执行器的上、下支架均采用了轻量化镂空结构,并通过有限元方法对其结构刚度进行校核。为提高力控末端执行器在硬质接触环境下的力控稳定性和力跟踪精度,采用了一种基于导纳控制的间接力控制方法,并搭建力控实验平台测试了系统的动态性能。实验结果表明,系统的阶跃力跟踪响应时间约70 ms,力控精度为±0.2 N,控制带宽可达20 Hz,其力控性能明显优于传统的力控末端执行器,能够满足实际工艺需求,具有较高工程应用价值。