61、机器人能量约束与协作交互的研究

机器人能量约束与协作交互的研究

在机器人的应用中，安全与高效的协作是至关重要的。本文将围绕机器人能量约束的实验验证以及协作式人机交互中伸手动作的研究展开，为大家详细介绍相关的研究内容和实验结果。

机器人能量约束的实验验证

任务与约束

• 任务表达 ：机器人任务通过命令任务空间加速度 $\dot{v}^ \in R^6$ 来表述，其中 $v \in R^6$ 是末端执行器在某一感兴趣点的扭转。任务跟踪由 PID 控制器确保，机器人任务可表示为 $T(\tau) = \dot{v}^ - \dot{v}(\tau)$ 。利用机器人运动方程，还能将任务表示为机器人扭矩的函数，即 $T(\tau) = \dot{v}^* - (\dot{J} \dot{q} + JM^{-1}(\tau - b(q, \dot{q}) - g(q)))$ 。这里，$q$ 和 $\dot{q} \in R^n$ 分别是关节配置及其导数，$J$ 和 $\dot{J} \in R^{6×n}$ 代表机器人雅可比矩阵及其在末端执行器点的导数，$b(q, \dot{q}) \in R^n$ 是离心力和科里奥利力引起的关节扭矩，$g(q) \in R^n$ 是重力引起的关节扭矩，$M(q)$ 是 $n×n$ 的关节空间惯性矩阵。
• 约束条件 ：二次规划允许将约束表示为不等式，这些约束可防止机器人进入禁止状态。机器人的内在约束，如关节位置、速度和扭矩的界限，在控制机器人时需要考虑。这些约束都可以表示为不等式，总体可写成 $C(q, \dot{q})\tau \leq h$ 的一般形式，