33、人机协作机器人运动控制方案解析

人机协作机器人运动控制方案解析

在机器人技术不断发展的今天，人机协作在机器人运动控制领域变得愈发重要。本文将深入探讨几种不同的人机协作方案，包括群体属性保持方案和物理接触交互方案等，并分析其特点和应用。

群体属性保持方案

群体属性保持方案旨在维护机器人组的一些高级结构属性，而非确定其精确形状。这一方案主要包括拓扑连通性和刚性两个方面。

• 拓扑连通性 ：机器人组拓扑的连通性是一个重要的高级结构属性，它确保了不同机器人之间的数据流动不会中断，从而使信息能够成功分布。通过一种分散的方法，可以灵活地维护群体的连通性，允许拓扑结构随时间变化，只要连通性得以保留。具体操作是在所有机器人操作过程中，保持代数连通性 λ2 为正。此外，还引入了状态相关的邻接矩阵 A(x1, …, xN) 和拉普拉斯矩阵 L(x1, …, xN)，定义了广义连通性特征值，该特征值还能嵌入适度的编队控制约束和避障功能。人类操作员或分布式目标访问算法的外部控制动作也可包含在内。通过反馈力协作方案，人类操作员可以通过触觉感受群体产生的连通力。
• 刚性 ：在某些仅依赖相对传感的任务中，连通性可能不足以完成任务，此时刚性的概念更为合适。刚性定义了能够使用局部相对测量（如相对距离或相对角度）即时重建群体形状的属性。在多机器人系统中，刚性矩阵 R(G, p1, …, pN) 是一个重要的代数对象，其定义为：
  [R(G, p1, …, pN) = El(G1)^T · · · El(GN)^T