35、力控制与视觉伺服技术详解

力控制与视觉伺服技术详解

1 力控制

1.1 力反馈控制选择

在力控制中，传统选择对干扰力很敏感，因为它没有力反馈。可采用以下替代选择：
- 比例反馈控制：$f_λ = λ_d + K_{Pλ}(λ_d - λ)$ (9.93)
- 积分反馈控制：$f_λ = λ_d + K_{Iλ}\int_{0}^{t}(λ_d(ς) - λ(ς))dς$ (9.94)

其中，$K_{Pλ}$ 和 $K_{Iλ}$ 是合适的正定矩阵。比例反馈能减少干扰力引起的力误差，积分作用则能补偿恒定偏差干扰。

实现力反馈需要从末端执行器力和力矩 $h_e$ 的测量值计算向量 $λ$，可通过 (9.54) 实现。当有 (9.50) 和 (9.61) 等式时，可分别根据 (9.53) 和 (9.63) 计算矩阵 $S_f$ 和 $S_v$。此外，可通过指定期望力 $λ_d(t)$ 和期望位置 $r_d(t)$ 来设计混合力/位置控制。

力控制律可按上述方式设计，期望位置 $r_d$ 可通过以下控制律实现：
$α_ν = \ddot{r} d + K {Dr}(\dot{r} d - ν) + K {Pr}(r_d - r)$ (9.95)

其中，$K_{Dr}$ 和 $K_{Pr}$ 是合适的正定矩阵。向量 $r$ 可通过关节位置测量值使用 (9.61) 计算。

1.2 相关研究及问题

力控制领域有众多研究，涵盖约 30 年时间。不同阶段有相关综述论文，还有近期的专著。基于柔顺性概念的控制在关节空间和笛卡尔空间都有提出，远程柔顺