42、工业机器人混合可变阻抗力控制方法及灵巧手指差动运动控制

工业机器人混合可变阻抗力控制方法及灵巧手指差动运动控制

1. 工业机器人混合可变阻抗力控制方法

在工业机器人的控制中，力控制是一个关键问题。传统的工业机器人在软交互力控制和力超调方面存在一些问题，为了解决这些问题，提出了一种混合可变阻抗力控制方法。

1.1 力误差动态方程与稳态力误差

期望力用 $F_d$ 表示，$k_p$ 和 $k_d$ 为任意正数。改进系统的力误差动态方程为：
$e_f = F_d - F_e = F_d - M_d\ddot{x} - B_d(t)\dot{x} - K_d(t)x$ (6)
将相关方程代入后可得：
$e_f = F_d - F_e = F_d - M_d\ddot{x} - B_d(t)\dot{x} - k_0k_pe_f - k_0k_d\dot{e} f$ (7)
经过整理得到：
$k_0k_d\dot{e}_f + (k_0k_p + 1)e_f = F_d - M_d\ddot{x} - B_d(t)\dot{x}$ (8)
系统的稳态力误差为：
$e {f_{ss}} = \frac{F_d}{k_0k_p + 1}$ (9)
从式 (9) 可以看出，稳态力误差与期望力 $F_d$ 以及设计参数 $k_0$、$k_p$ 有关。通过设计较大的 $k_0$ 和 $k_p$，可以使系统的稳态力误差收敛到零的小邻域内，这在工程上是完全可行的。

1.2 目标阻尼矩阵设计

设计目标阻尼项的初衷是通过适当增加阻尼项来抑制系统的力超调量和力响应速度，使系统的力跟踪尽可能处于类似过阻尼跟踪的动态过程