基于变速度阻抗控制的机器人力柔顺控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于变速度阻抗控制的机器人力柔顺控制方法，包括步骤：S1，建立机器人与环境接触的动力学模型，分析接触力稳态误差。S2，根据模型构建变速度阻抗控制器。S3，根据任务需求，设计参考轨迹，结合所述动力学模型前馈控制，计算输出力矩，验证提出的控制算法。本发明专利技术的有益效果是：根据机器人与环境接触过程中的接触力误差在线调节机器人的运动速度，通过改变运动速度来调节机器人与环境的接触情况，进而提高接触力控制精度，改善接触的柔顺性。的柔顺性。的柔顺性。

【技术实现步骤摘要】
基于变速度阻抗控制的机器人力柔顺控制方法


[0001]本专利技术涉及机器人自动化控制
，具体涉及一种基于变速度阻抗控制的机器人力柔顺控制方法。

技术介绍

[0002]机器人在现今生产生活中的应用越来越广泛，机器人在完成一些与环境存在力作用的任务时，如打磨、装配等，单纯的位置控制会由于位置误差而引起过大的作用力，达不到期望的柔顺接触效果，从而会伤害零件或机器人末端工具。机器人在这类运动受限环境中运动时，为了达到柔顺接触的效果，需要把接触力作为控制对象引入控制系统中，改变控制器结构，改善系统响应特性，提高力控制精度。
[0003]传统的力控制策略包括PID力控制，力/位混合控制、阻抗控制等方法。其中，PID力控制根据被控对象的实际反馈信息来调整控制输出，进而实现控制效果，但总体来说控制精度不高，且容易产生震荡，对噪声敏感。力/位混合控制是将控制空间分为力控制和位置控制的子空间，进行独立控制，法线方向进行力控制，切线方向进行位置控制。阻抗控制通过建立机器人末端作用力与其位置偏差之间的动态关系——“弹簧
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于变速度阻抗控制的机器人力柔顺控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立机器人与环境接触的动力学模型，分析接触力稳态误差，过程如下：基于位置控制的阻抗控制模型为：式(1)中，m
d
、b
d
和k
d
分别为阻抗模型的惯性参数、阻尼参数和刚度参数；x、和分别为当前机器人运动的位移、速度和加速度；x
r
、和分别为机器人期望的运动轨迹、速度和加速度；e
f
＝f
r
‑
f
e
，e
f
是力跟踪误差，f
r
是期望力，f
e
是机器人与环境的接触力；环境的动力学模型表示为：f
e
＝k
e
(x
‑
x
e
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式(2)中，k
e
为环境刚度。x
e
为环境的位置；当机器人与环境的接触达到稳态时，接触力的稳态误差表示为：S2：根据模型构建变速度阻抗控制器；变速度阻抗控制器模型建立如下：其中，通过接触力误差e
f
和接触力误差一阶导来在线调节，形式为：式(5)中，α、λ为常数；S3：根据任务需求，设计参考轨迹，结合所述动力学模型前馈控制，计算输出力矩，验证提出的控制算法。2.根据权利要求1所述的基于变速度阻抗控制的机器人力柔顺控制方法，其特征在于：在所述步骤S1中，因为准确的环境刚度和位置信息无法准确获得，导致机器人与环境的接触力达不到期望值，存在稳态误差；所以在接触力的稳态误差公式(3)中，令k
d
＝0，则可得到e
ss
＝0；因此通过选取合适的m
d
和b
d
值，理论上能使机器人与环境的接触力误差趋于0。3.根据权利要求1所述的基于变速度阻抗控制的机器人力柔顺控制方法，其特征在于，在所述步骤S2中，由于接触力f
e
是由力传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈平，王黎明，陈爽，弭尚瑞，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：