21、机器人恒力跟踪与动力学参数识别技术解析

机器人恒力跟踪与动力学参数识别技术解析

1. 引言

在当今科技发展的浪潮中，机器人技术的应用愈发广泛，尤其是在需要与环境或人类进行交互的任务场景中。恒力跟踪控制策略因其在众多实际应用中的重要价值，成为了研究的热点。在机器人执行诸如抛光、打磨、按摩等任务时，需要沿着特定轨迹运动并保持恒定的接触力，这就对机器人的力控制能力提出了很高的要求。

传统的阻抗控制方法是实现机器人恒力跟踪的常用手段，它通过设置虚拟的质量 - 弹簧 - 阻尼系统来调整相互作用力和运动位置偏差之间的动态关系。然而，当面对未知干扰时，其性能会受到限制，导致接触控制的稳定性和准确性下降。接触任务中的干扰通常分为两类：一类是由人机交互引起的大干扰，另一类是由接触面位置偏差或环境刚度变化导致的小干扰。

许多研究致力于改进阻抗控制方法以提高机器人实时抗小干扰的能力，但大多数仅考虑了小干扰的影响，而忽略了大干扰对任务的影响。动态系统（DS）在实现不变控制方面得到了广泛应用，它能使机器人在面对大干扰时快速做出反应并重新规划轨迹。不过，现有的基于 DS 的方法要么没有考虑小干扰，要么需要在末端执行器上安装力/扭矩（F/T）传感器。

本文将介绍一种基于动态系统的阻抗控制方法，该方法通过广义动量观测器（GMO）估计接触力，无需额外的 F/T 传感器，能有效应对大、小干扰，提高恒力跟踪的精度和轨迹规划的鲁棒性。

2. 机器人动力学参数识别概述

在机器人的研究中，准确识别其动力学参数至关重要。一种系统的方法是将参数识别问题转化为非线性优化问题，通过基于 CAD 模型参数为每个连杆添加合理的物理现实约束。采用全局优化方法确保识别结果的最优性能。

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