32、机器人操作器的虚拟力传感器与可变刚度软执行器

机器人操作器的虚拟力传感器与可变刚度软执行器

在机器人技术领域，虚拟力传感器和可变刚度软执行器是两个重要的研究方向。虚拟力传感器能够基于动态模型估计机器人关节空间中的干扰扭矩，而可变刚度软执行器则可以在不同输入气压下实现可变刚度，提升机器人的操作能力。下面将详细介绍这两方面的相关内容。

基于动态模型的机器人操作器虚拟力传感器

• 参数识别
  • 为了刺激机器人系统，采用基于傅里叶级数的轨迹。对于第 $i$ 个关节，关节空间中的激励轨迹定义如下：
    • $q_i(t) = q_{i0} + \sum_{k = 1}^{5} (\frac{a_k}{\omega_{fk}} \sin(\omega_{fk}t) - \frac{b_k}{\omega_{fk}} \cos(\omega_{fl}k))$
    • $\dot{q} i(t) = \sum {k = 1}^{5} (a_k \cos(\omega_{fk}t) + b_k \sin(\omega_{fk}t))$
    • $\ddot{q} i(t) = \omega_f \sum {k = 1}^{5} (-a_k k \sin(\omega_{fk}t) + b_k k \cos(\omega_{fk}t))$
  • 其中，$\omega_f$ 是基础角频率，$q_{i0}$ 是第 $i$ 个关节的初始位置，$a_k$ 和 $b_k$ 是系数。这些系数可以通过求解以下优化问题得到：