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机器人磨抛力主动柔顺控制研究进展

机器人技术与应用 2024年第3期 14-19页

作者：何成刚朱岚涤汪晓鑫刘吉华五邑大学轨道交通学院广东江门529020 佛山市艾乐博机器人股份有限公司广东佛山528231 佛山智能装备技术研究院广东佛山528234

针对机器人磨抛过程中的力控制问题,本文总结了目前机器人磨抛力的监测方法,介绍和分析了主动柔顺控制技术中的两大经典力控制理论,并阐述了基于神经网络、模糊跟踪、PID等智能磨抛力控制策略的研究,提出了机器人磨抛力控制的关键性问题... 详细信息

针对机器人磨抛过程中的力控制问题,本文总结了目前机器人磨抛力的监测方法,介绍和分析了主动柔顺控制技术中的两大经典力控制理论,并阐述了基于神经网络、模糊跟踪、PID等智能磨抛力控制策略的研究,提出了机器人磨抛力控制的关键性问题,对多维传感器解耦与融合检测技术、主-被动柔顺控制技术、机器视觉磨抛环境检测技术等进行展望,为未来机器人磨抛技术的研究提供了一定的指导。

关键词：机器人磨抛恒力控制主动柔顺控制模糊神经网络机器视觉

基于费兹定律的变分数阶自适应导纳柔顺防跌倒算法

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控制工程 2024年

作者：周康寿王亚刚张一勤孟巧玲喻洪流上海理工大学光电信息与工程学院上海理工大学康复工程与技术研究所上海康复器械工程技术研究中心民政部神经功能信息与康复工程重点实验室

为了解决患者在使用康复助行器过程中不够柔顺出现跌倒趋势的问题，提出一种基于费兹定律的变分数阶自适应导纳算法。算法将费兹定律和自适应导纳控制思想相结合使得阻尼Bd参数跟随交互力F与费兹时间Tp进行自适应时变的同时将自适应导... 详细信息

为了解决患者在使用康复助行器过程中不够柔顺出现跌倒趋势的问题，提出一种基于费兹定律的变分数阶自适应导纳算法。算法将费兹定律和自适应导纳控制思想相结合使得阻尼Bd参数跟随交互力F与费兹时间Tp进行自适应时变的同时将自适应导纳控制器分数阶化，弥补传统整数阶导纳控制对交互力描述不准确跟踪误差较大的缺陷。算法以实际任务的持续时间和人机交互力为输入，自适应调整后的导纳参数、分数阶参数和速度为输出。在患者使用助行器进行康复训练因自身以及任务环境等因素导致人机交互力波动大的情况时能跟随力波动自适应调整导纳参数及阶数，从而稳定交互力让患者适应此时的交互力和速度。实验结果表明，该方法稳定人机交互力波动差值小于5N，同时能将手臂夹角稳定在安全范围100°至120°的安全范围内，避免患者出现跌倒的风险。相比其他方法，该方法具备更好的柔顺控制、位移跟随效果和系统鲁棒性，同时更省力。

关键词：主动柔顺控制防跌倒趋势费兹定律分数阶自适应导纳

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基于线性自抗扰控制的柔顺伺服控制研究

组合机床与自动化加工技术 2024年第6期 97-101页

作者：杨东霖王庆辉罗阳赵忆文沈阳化工大学信息工程学院沈阳110142 中国科学院沈阳自动化研究所沈阳110169

对于机器人关节的主动柔顺控制的建模误差、电机系统参数变化及驱动器层高采样频率和高控制频率引入的系统扰动影响等诸多问题,提出一种基于线性自抗扰控制的柔顺控制方法。通过控制底层驱动器交轴电流实现柔顺控制,设计外力矩观测器可... 详细信息

对于机器人关节的主动柔顺控制的建模误差、电机系统参数变化及驱动器层高采样频率和高控制频率引入的系统扰动影响等诸多问题,提出一种基于线性自抗扰控制的柔顺控制方法。通过控制底层驱动器交轴电流实现柔顺控制,设计外力矩观测器可以实现无力传感器条件下的实时力矩估计,以达到柔性关节驱动的目的。实验对比了刚性位置控制与柔顺控制在相同阶跃输入下的位置与电磁转矩响应,验证了提出柔顺控制方法的有效性。此外,探讨了阻尼系数和刚度系数对柔顺控制的位置响应和电磁转矩响应的影响。最后在单自由度系统进行实验验证,实验结果验证了方法的有效性。

关键词：主动柔顺控制自抗扰控制外力矩估计关节驱动

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基于液压机械臂的主动柔顺控制

武汉科技大学学报 2022年第2期45卷 127-134页

作者：罗建雄赵慧蒋林武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机器人与智能系统研究院湖北武汉430081

为了提高液压机械臂的人机物理接触安全性,本文基于液压转角自伺服柔顺关节构建液压机械臂模型,通过仿真模拟研究了机械臂与外界发生意外碰撞及主动接触时的主动柔顺控制。模拟结果表明,当机械臂与环境发生意外碰撞时,借助所改进的阻抗... 详细信息

为了提高液压机械臂的人机物理接触安全性,本文基于液压转角自伺服柔顺关节构建液压机械臂模型,通过仿真模拟研究了机械臂与外界发生意外碰撞及主动接触时的主动柔顺控制。模拟结果表明,当机械臂与环境发生意外碰撞时,借助所改进的阻抗控制策略,机械臂可以快速逃离碰撞物并与碰撞物保持一个安全的接触力值;当机械臂对未知环境进行力控任务时,采用变阻尼阻抗控制可以实现零稳态误差、低过冲和快速上升的力响应。

关键词：液压机械臂主动柔顺控制阻抗控制柔顺关节 PI控制力跟踪

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一种基于阻抗控制的机械臂装配柔顺控制方法

一种基于阻抗控制的机械臂装配柔顺控制方法

2023中国自动化大会

作者：刘衍泽原新吕晓龙哈尔滨工程大学

机械臂在执行接触性作业任务时,应体现良好的柔顺性并精准施加接触力。然而在信息未知的作业环境中,传统阻抗控制方法难以保证机械臂作业接触力精准跟踪期望力,且接触力突变时力震荡幅度大,极易导致任务失败甚至形成安全隐患。本文针对... 详细信息

机械臂在执行接触性作业任务时,应体现良好的柔顺性并精准施加接触力。然而在信息未知的作业环境中,传统阻抗控制方法难以保证机械臂作业接触力精准跟踪期望力,且接触力突变时力震荡幅度大,极易导致任务失败甚至形成安全隐患。本文针对非结构化作业环境位置、刚度均未知的问题,提出了基于模型参考的自适应阻抗控制方法,修正机械臂末端位姿,控制实际接触力精准跟踪预设定期望力,有效降低了80%以上力的超调,很好的抑制力震荡。最后,基于ABB机械臂和六维力/力矩传感器硬件平台,结合ROS系统软件平台,构建柔顺装配系统并进行轴孔装配实验。实验结果表明当机械臂夹持待装配轴零件产生位置偏差时,柔顺装配控制策略能够实现待装配轴的位姿调整,保证接触力的柔顺并避免出现卡阻,在轴直径与孔内径差值为0.56mm的情况下实现精密装配。

关键词：主动柔顺控制自适应估计阻抗控制轴孔装配

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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头盔伺服系统的主动柔顺控制

航空学报 2012年第5期33卷 928-939页

作者：李鹏顾宏斌吴东苏刘晖南京航空航天大学民航学院江苏南京210016

对头盔伺服系统(HMDPM)主动柔顺控制策略的主要内容———轨迹规划和控制方法进行了研究。首先,采用基于力反馈和滑动杆动力学模型的头部运动预测法进行轨迹规划,该方法利用并联机构(PM)分支杆长与运动平台位姿间的映射关系,通过力反馈... 详细信息

对头盔伺服系统(HMDPM)主动柔顺控制策略的主要内容———轨迹规划和控制方法进行了研究。首先,采用基于力反馈和滑动杆动力学模型的头部运动预测法进行轨迹规划,该方法利用并联机构(PM)分支杆长与运动平台位姿间的映射关系,通过力反馈信息和6-3UPS并联机构滑动杆动力学模型对头部运动进行预测,为头盔伺服系统的位置控制提供期望轨迹;然后,基于头盔伺服系统的动力学模型对系统的惯性项和非线性项进行了计算,设计了惯性项和非线性项补偿控制器,在进行头部运动跟踪的同时,实现了头盔显示器与头部间接触力的控制;最后,采用SimMechanics模块建立了HMDPM—人交互模型,并进行了相关验证实验。仿真结果表明,基于力反馈和滑动副滑动杆动力学模型的头部运动预测法能实时地、较为准确地预测出头部运动位置;基于动力学模型的惯性和非线性项补偿控制器不仅可以较为准确地跟踪头部运动,而且还能有效地减小头盔显示器与头部间的接触力,降低执行机构的刚度、减少系统摩擦力等非线性因素对使用者的干扰。

关键词：并联机构头部运动预测主动柔顺控制位置控制动力学模型阻抗控制位/力混合控制

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机器人无力传感器主动柔顺控制研究

电机与控制学报 2020年第8期24卷 159-166页

作者：宋吉来曲道奎徐方邹风山中国科学院沈阳自动化研究所沈阳110016 沈阳新松机器人自动化股份有限公司沈阳110068

针对机器人系统对柔顺性、安全性的要求,提出了一种基于电机电流的机器人主动柔顺控制方法,并采用硅片传输机器人进行拖曳式示教和碰撞保护实验。首先通过磁场定向控制(field oriented control,FOC)将永磁同步电机的转矩模型化为较为简... 详细信息

针对机器人系统对柔顺性、安全性的要求,提出了一种基于电机电流的机器人主动柔顺控制方法,并采用硅片传输机器人进行拖曳式示教和碰撞保护实验。首先通过磁场定向控制(field oriented control,FOC)将永磁同步电机的转矩模型化为较为简单的形式,同时机器人的动力学模型也可根据硅片传输机器人特殊的构型及关节耦合关系而大大简化。然后将永磁同步电机的转矩模型与机器人动力学模型结合,设计扰动观测器,进行基于电流模型的转矩检测。最后将转矩观测器与力/位混合控制结构结合,实现基于电机电流的机器人主动柔顺控制,并在硅片传输机器人进行实验,实际运行结果验证了该方法的有效性。与传统机器人主动柔顺控制方法相比,该方法不需要额外的传感器,成本低廉,不降低机器人自身刚性,具有广泛的适用性。

关键词：主动柔顺控制机器人动力学关节转矩控制转矩观测器电机转矩模型碰撞保护

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卧式下肢康复机器人主动柔顺控制实验研究

高技术通讯 2011年第6期21卷 624-628页

作者：孙洪颖张立勋李长胜哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001

为保证下肢运动功能障碍患者在康复训练中的安全性和舒适性，利用力反馈信息采用阻抗控制原理设计了康复机器人系统的控制器，通过调整末端位置与力之间的关系使机器人具有一定的柔顺性。建立了系统的控制模型，并在dSPACE平台上进行了... 详细信息

为保证下肢运动功能障碍患者在康复训练中的安全性和舒适性，利用力反馈信息采用阻抗控制原理设计了康复机器人系统的控制器，通过调整末端位置与力之间的关系使机器人具有一定的柔顺性。建立了系统的控制模型，并在dSPACE平台上进行了实验研究。结果表明，通过调节控制器中的阻抗参数，可以使机器人获得不同的刚度特性和阻尼特性，同时分析了参数变化对康复训练的影响。在患肢康复的不同阶段，可通过调节该控制器参数，使康复过程既能满足临床需要又具有柔顺性。

关键词：卧式下肢康复机器人主动柔顺控制阻抗控制实验研究

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复合材料打磨机器人的主动柔顺控制

电机与控制学报 2019年第12期23卷 151-158页

作者：许家忠郑学海周洵哈尔滨理工大学自动化学院

针对复合材料工件表面打磨的机器人主动柔顺恒力控制问题,提出一种基于位置控制的自适应阻抗控制方案。研究了复合材料打磨作业的实际加工过程,通过接触力反馈信号给出控制机器人末端参考位置的控制方法。对传统的阻抗控制方法进行改进... 详细信息

针对复合材料工件表面打磨的机器人主动柔顺恒力控制问题,提出一种基于位置控制的自适应阻抗控制方案。研究了复合材料打磨作业的实际加工过程,通过接触力反馈信号给出控制机器人末端参考位置的控制方法。对传统的阻抗控制方法进行改进,建立机器人参考位置与力跟踪误差的数学模型,并设计自适应控制器,解决了阻抗控制对机械臂末端理想位置的判断问题和打磨轨迹在线补偿问题。对机器人末端的位置轨迹与接触力进行仿真,验证了自适应阻抗控制器柔顺力跟踪的准确性。实验结果表明,自适应阻抗控制方法能够有效地提高复合材料磨削力控制系统的稳定性和鲁棒性,符合复合材料零部件的实际打磨工艺需求。

关键词：工业机器人自适应阻抗控制复合材料打磨主动柔顺控制力反馈控制