10、基于视觉辅助力反馈的稳定系统解析

基于视觉辅助力反馈的稳定系统解析

在许多实际应用场景中，对于系统的稳定性和精确控制有着较高的要求，特别是在涉及到与人体组织接触的操作时，像耳部手术这类场景，需要精准地控制接触力并补偿头部运动带来的影响。本文将详细介绍一种基于视觉辅助力反馈的稳定系统，包括其控制器设计、实验设置以及实验结果分析。

1. 头部运动影响

头部运动对系统的成功率有着显著影响，具体数据如下表所示：
| 条件 | 无运动 | 运动：X 轴 | 运动：Y 轴 | 运动：Z 轴 |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 成功率 | 100% | 99% | 100% | 90% |

从表中可以看出，头部在不同轴向上的运动对系统成功率的影响有所不同，Z 轴运动时成功率相对较低。

2. 控制器设计

该稳定系统的控制方案采用级联控制结构的反馈控制器，主要由三个部分组成：
- 内层的运动（位置）控制器 ：用于对超声电机（USM）平台进行精确的位置控制。
- 一个外层的力（反馈）控制器 ：用于控制接触力。
- 另一个外层的基于视觉的运动补偿器 ：与力控制器并行，用于补偿头部运动。

其控制结构示意图如下：

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