基于快速动力学辨识的机器人力/位混合控制碰撞检测研究 被引量：14

1

作者 张春涛 王勇 +2 位作者 穆春阳 李家旺 刘正士 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期161-171,共11页

针对机器人力/位混合控制时发生异常碰撞所导致的安全问题,提出一种基于快速动力学辨识的碰撞检测方案。首先,建立机器人快速动力学的辨识模型,基于拉格朗日法整理出机器人关节重力矩的最简三角函数回归矩阵,运用连续摩擦模型建模关节... 针对机器人力/位混合控制时发生异常碰撞所导致的安全问题,提出一种基于快速动力学辨识的碰撞检测方案。首先,建立机器人快速动力学的辨识模型,基于拉格朗日法整理出机器人关节重力矩的最简三角函数回归矩阵,运用连续摩擦模型建模关节摩擦力;然后,采用最小二乘法分别辨识出机器人关节的重力矩最简参数集和连续摩擦模型参数集;最后,为验证提出方法的有效性,设计并完成机器人快速动力学辨识和碰撞检测实验。结果表明:提出的方法能够快速有效地辨识机器人的动力学参数,可实时检测机器人位置控制方向上4 N·m,力控制方向8 N·m以上的异常碰撞,有效保障操作人员和设备的安全,具有一定的工程参考价值。 展开更多

关键词 机器人力/位混合控制 连续摩擦模型 重力辨识 碰撞检测

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固高工业机器人力/位混合控制

2

作者 张鹏 赵慧 《机械设计与制造》 北大核心 2011年第4期153-155,共3页

针对固高工业机器人末端主动柔顺控制实现问题,改进并设计了力/位混合控制系统。采用PC+PCI总线采集控制卡的结构,给出了相应的硬件及软件实现方法。实验表明该系统具有良好的稳定性和动态性能。

关键词 力/位混合控制 固高工业机器人 主动柔顺控制

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叶片磨抛机器人力/位混合控制的设计与实现 被引量：8

3

作者 王品章 田威 +2 位作者 曾致贤 张霖 李波 《航空制造技术》 2019年第11期83-89,96,共8页

为提高航空类发动机叶片的自动化磨抛精度,减小复杂曲面叶片加工轨迹控制误差,采用基于六维力传感器的机器人力/位混合控制策略,实现机器人磨抛轨迹的在线修正。搭建以Staubli机器人和ATI六维力传感器为核心部件的叶片磨抛验证平台,通过... 为提高航空类发动机叶片的自动化磨抛精度,减小复杂曲面叶片加工轨迹控制误差,采用基于六维力传感器的机器人力/位混合控制策略,实现机器人磨抛轨迹的在线修正。搭建以Staubli机器人和ATI六维力传感器为核心部件的叶片磨抛验证平台,通过C++开发上位机,采集磨抛过程中六维力传感器信息并进行Kalman滤波。通过示教确定机器人运动轨迹,对机器人运动轨迹与力传感器信息进行采集分析,确定基于力/位混合控制可以实现机器人运动轨迹的在线修正,为复杂曲面的叶片磨抛轨迹控制提供一种解决方案。 展开更多

关键词 六维力传感器 叶片磨抛 KALMAN滤波 力/位混合控制 轨迹修正

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基于RBF神经网络的四旋翼磨抛机器人力/位混合控制 被引量：3

4

作者 蔡建银 王志刚 +1 位作者 郭宇飞 郝志强 《武汉科技大学学报》 CAS 北大核心 2023年第6期465-471,共7页

由六自由度并联平台和四旋翼无人机构成的四旋翼磨抛机器人的飞行轨迹和末端执行器打磨力难以稳定控制,为此提出一种基于RBF神经网络的力/位混合控制方法。根据Euler-Lagrange方程建立系统动力学模型,采用力/位混合控制器实现机器人在... 由六自由度并联平台和四旋翼无人机构成的四旋翼磨抛机器人的飞行轨迹和末端执行器打磨力难以稳定控制,为此提出一种基于RBF神经网络的力/位混合控制方法。根据Euler-Lagrange方程建立系统动力学模型,采用力/位混合控制器实现机器人在打磨时对力和位置的精度要求。在力控制环,采用PID控制和接触力前馈控制;在位置控制环,采用基于RBF神经网络的鲁棒控制。利用MATLAB/Simulink进行机器人轨迹跟踪和磨抛力控制仿真实验。结果表明,所提出的控制方法使得四旋翼磨抛机器人具有良好的轨迹跟踪效果,并且打磨力能保持稳定。 展开更多

关键词 磨抛机器人 四旋翼无人机 力/位混合控制 六自由度并联平台 RBF神经网络

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末端位置表达下机器人执行器抓取力控制 被引量：1

5

作者 褚含冰 张娴静 贾更新 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第6期302-307,共6页

机器人的末端执行器通常由多个关节和连杆组成,其位置和姿态涉及复杂的运动学。由于机器人工作空间的非线性特性、关节间的耦合效应等因素,精确计算末端执行器的位置变得非常复杂,导致机器人在动态环境中执行抓取动作时抓取力控制难度... 机器人的末端执行器通常由多个关节和连杆组成,其位置和姿态涉及复杂的运动学。由于机器人工作空间的非线性特性、关节间的耦合效应等因素,精确计算末端执行器的位置变得非常复杂,导致机器人在动态环境中执行抓取动作时抓取力控制难度极大。为此,提出了机器人末端执行器抓取力控制。确定驱动关节参数,引入机器人的D-H参数,建立相邻关节坐标系的齐次变换矩阵,获得末端执行器位置,清晰描述机器人连杆和关节之间的相对几何关系;基于此,建立相机、图像、像素和末端执行器位置坐标系映射关系,得到内、外参数矩阵,提取虚拟位姿。通过阻抗算法与PD控制算法求解虚拟位姿期望的机器人末端执行器加速度,结合逆动力学获取各关节的驱动力,并将接触力与关节角度、关节角速度等数据输入到控制器内,完成机器人末端执行器抓取力控制。通过实验结果可知,研究方法控制下,机器人末端执行器关节的角度在(-0.10~0.09)rad之间波动,波动范围非常小,证明所提方法能够有效控制机器人末端执行器抓取力,实现稳定且准确地抓取物体,避免了滑落或损坏。 展开更多

关键词 虚拟位姿提取 抓取力控制 机器人末端执行器 接触力矩 关节响应

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基于LNN与RBF的打磨机器人的力/位混合控制

6

作者 杨谦 王志刚 +2 位作者 郭宇飞 江源 郝志强 《机床与液压》 北大核心 2024年第23期7-13,31,共8页

针对打磨机器人系统建模时存在的参数不确定和稳定控制问题,提出一种基于LNN和RBF力/位混合控制方法。将LNN和RBF神经网络控制器相结合,在保证系统能量守恒的前提下,通过学习拉格朗日量,获得打磨机器人精确的动力学模型参数。同时,采用... 针对打磨机器人系统建模时存在的参数不确定和稳定控制问题,提出一种基于LNN和RBF力/位混合控制方法。将LNN和RBF神经网络控制器相结合,在保证系统能量守恒的前提下,通过学习拉格朗日量,获得打磨机器人精确的动力学模型参数。同时,采用力/位混合控制器以满足打磨机器人对末端位置和打磨力的要求,将RBF神经网络控制器作为位置控制器,与PID力控制器相结合,对机械臂进行实时控制。在此基础上,以二自由度打磨机器人为研究对象,进行末端轨迹和打磨力跟踪仿真。结果表明:提出的拉格朗日神经网络可以精确获得打磨机器人动力学模型,RBF力/位混合控制方法能实现良好的跟踪和打磨效果。 展开更多

关键词 打磨机器人 拉格朗日神经网络 力/位混合控制 RBF神经网络 不确定参数

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自由漂浮空间机器人捕获翻滚目标的力-位-型融合控制方法

7

作者 梁斌 徐文福 +1 位作者 王学谦 闫磊 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期958-969,共12页

翻滚目标捕获过程中,空间机器人的运动会对基座产生扰动、接触过程的冲击碰撞容易产生安全风险。因此,为了在捕获翻滚目标的同时抑制空间机械臂对基座的扰动和对目标的碰撞冲击,提出一种自由漂浮空间机器人力-位-型融合控制方法。首先... 翻滚目标捕获过程中,空间机器人的运动会对基座产生扰动、接触过程的冲击碰撞容易产生安全风险。因此,为了在捕获翻滚目标的同时抑制空间机械臂对基座的扰动和对目标的碰撞冲击,提出一种自由漂浮空间机器人力-位-型融合控制方法。首先将自由漂浮空间机器人的非完整冗余性、运动冗余性表征为型空间,构建由末端位姿、型状态组合的广义状态空间并建立系统的运动学和动力学模型;通过优化基座与机械臂的位-型及零空间运动,减小机械臂抓捕运动在基座产生的扰动;通过优化基座、机械臂与翻滚目标的相对位-型,减小碰撞冲击力在基座产生的姿态扰动。给定最优位-型及末端操作力,基于阻抗控制原理及零空间投影策略,实现多优先级力-位-型融合控制。最后,开展了空间机器人捕获翻滚目标的典型任务仿真,结果表明通过力-位-型融合优化与控制方法可以有效减小空间机器人捕获过程产生的基座扰动。 展开更多

关键词 在轨捕获 翻滚目标 空间机器人 多目标优化 力-位-型融合控制

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空间机器人在轨更换ORU的力/位混合控制方法 被引量：22

8

作者 徐文福 周瑞兴 孟得山 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1353-1361,共9页

针对ORU在轨更换任务,首先推导了空间机械臂末端自由、末端与环境接触等情况下的动力学方程,并提出了相应的接触力计算方法;其次,改进了传统的R-C控制方法,采用加权选择矩阵代替原有的选择矩阵,实现了力控制与位置控制之间的平滑切换;最... 针对ORU在轨更换任务,首先推导了空间机械臂末端自由、末端与环境接触等情况下的动力学方程,并提出了相应的接触力计算方法;其次,改进了传统的R-C控制方法,采用加权选择矩阵代替原有的选择矩阵,实现了力控制与位置控制之间的平滑切换;最后,开发了基于Matlab/Simulink的闭环控制仿真系统,该系统由多体动力学、接触动力学、轨迹规划、力/位混合控制、3D显示等模块组成。利用该系统开展了ORU转移与安装过程的闭环控制仿真,仿真结果校验了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 空间机器人 力 位混合控制 ORU更换 接触动力学 选择矩阵

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基于模糊PID的力/位混合控制机器人自动化叶片磨削加工 被引量：12

9

作者 张洪瑶 李论 +2 位作者 赵吉宾 赵敬川 田凤杰 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2021年第11期147-150,155,共5页

针对机器人自动化航空发动机叶片磨削加工质量不高的问题,提出了一种基于模糊PID的力/位混合主动力柔顺控制。基于外部固定工具坐标的重力补偿算法解决了叶片重力对接触力求解的影响,根据坐标变换,完成接触力的精确感知。将机器人、工... 针对机器人自动化航空发动机叶片磨削加工质量不高的问题,提出了一种基于模糊PID的力/位混合主动力柔顺控制。基于外部固定工具坐标的重力补偿算法解决了叶片重力对接触力求解的影响,根据坐标变换,完成接触力的精确感知。将机器人、工件和砂带轮简化成弹簧-阻尼二阶系统模型,利用最小二乘参数辨识方法建立系统模型。基于模糊PID的力/位混合力控制策略根据实际接触力与参考力的差值对离线编程轨迹进行在线修正,实现恒力控制。实验表明,相对于经典PID控制,基于模糊PID力/位主动柔顺控制算法可提高系统响应性能,降低稳态误差,改善系统鲁棒性,实现机器人自动化磨削加工过程的主动力柔顺控制。 展开更多

关键词 机器人 力/位混合控制 重力补偿 模糊PID控制

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基于混合优化神经网络的机器人力/位置控制 被引量：11

10

作者 魏立新 李二超 王洪瑞 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期151-153,159,共4页

针对机器人在参数变化和外界工作环境的刚度变化时,系统的控制质量会因常规PID控制器没有自适应能力而明显变差,甚至无法工作,提出了一种具有混合H2/H∞性能指标的CMAC控制方法,采用CMAC神经网络加强系统对参数不确定性的补偿,引入混合... 针对机器人在参数变化和外界工作环境的刚度变化时,系统的控制质量会因常规PID控制器没有自适应能力而明显变差,甚至无法工作,提出了一种具有混合H2/H∞性能指标的CMAC控制方法,采用CMAC神经网络加强系统对参数不确定性的补偿,引入混合优化策略来优化CMAC神经网络的结构和权值,保证了系统对外界干扰在给定干扰衰减度下具有鲁棒稳定性的同时,还能使系统达到良好的动态性能,满足一定的H2最优性能指标。仿真结果表明,本文所提控制方案在大量参数不确定性及外部扰动存在的情况下,仍能满足性能要求。 展开更多

关键词 机器人 力/位置控制 混合H2/H∞ 混合优化策略 CMAC

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在未知环境下面向位控机器人的力/位混合控制 被引量：22

11

作者 李二超 李炜 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期657-660,共4页

提出了一种面向位控机器人的力/位混合控制策略.通过力反馈信息对未知环境约束进行估计获得位控和力控方向,根据位控和力控方向对机器人终端的运动轨迹进行规划,并采用阻抗控制规律以使机器人获得较好的柔顺性.在该算法中应用一个参考... 提出了一种面向位控机器人的力/位混合控制策略.通过力反馈信息对未知环境约束进行估计获得位控和力控方向,根据位控和力控方向对机器人终端的运动轨迹进行规划,并采用阻抗控制规律以使机器人获得较好的柔顺性.在该算法中应用一个参考比例因子调节参考轨迹,根据反馈的接触力信息通过模糊推理确定参考比例因子的大小,从而使生成的参考轨迹适应未知环境刚度的变化.仿真试验表明,该策略具有较高的力控制精度和表面跟踪能力,增强了对接触环境参数变化的鲁棒性. 展开更多

关键词 未知环境 力/位混合控制 阻抗控制 模糊控制

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机器人位置/力混合鲁棒自适应控制 被引量：9

12

作者 高道祥 薛定宇 陈大力 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期348-351,共4页

提出一种机器人位置/力混合控制的鲁棒自适应算法,利用自适应算法调节机器人系统的未知参数,为了避免在外界干扰作用下引起自适应参数的漂移,在参数自适应律中引入死区,使自适应控制器具有较强的鲁棒性能,滑模控制消除了死区自适应律引... 提出一种机器人位置/力混合控制的鲁棒自适应算法,利用自适应算法调节机器人系统的未知参数,为了避免在外界干扰作用下引起自适应参数的漂移,在参数自适应律中引入死区,使自适应控制器具有较强的鲁棒性能,滑模控制消除了死区自适应律引起的参数误差,并且具有较强的干扰抑制能力,使机器人末端执行器能够沿环境约束运动,并与约束表面保持期望的接触力,保证了位置和力轨迹跟踪的鲁棒性与精确性。二连杆机器人的仿真分析说明了算法的有效性。 展开更多

关键词 受限机器人 鲁棒自适应控制 滑模 位置/力混合控制

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一种开放式机器人控制器力/位混合控制的实现方法 被引量：3

13

作者 王磊 柳洪义 郭大忠 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2004年第10期72-74,共3页

针对机器人主动柔顺控制在工程中如何实现的问题 ,开发了一种开放式机器人控制器。此控制器采用“PC+PMAC”的控制结构 ,利用伺服驱动器的两种不同的控制模式 ,提出了一种实用的力 /位混合控制方案 ,给出了相应的硬件和软件的具体实现... 针对机器人主动柔顺控制在工程中如何实现的问题 ,开发了一种开放式机器人控制器。此控制器采用“PC+PMAC”的控制结构 ,利用伺服驱动器的两种不同的控制模式 ,提出了一种实用的力 /位混合控制方案 ,给出了相应的硬件和软件的具体实现。实验表明 ,文章提出的力 展开更多

关键词 开放式机器人控制器 主动柔顺控制 PMAC 力/位混合控制

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基于BP神经网络冗余度TT-VGT机器人力/位置混合控制 被引量：2

14

作者 雷勇 徐礼钜 吴江 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期438-440,共3页

提出了一个采用 BP神经网络实现冗余度 TT- VGT机器人力 /位置混合控制方案 ,并定议了混合系数求解的目标函数 ,在此基础上建立了冗余度 TT- VGT机器人力 /位置混合控制模型 ,最后以 TT- VGT机器人力 /位置混合控制为例进行了系统仿真。

关键词 冗余度 TT-VGT机器人 BP神经网络 力/位置混合控制 混合系数

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曲面零件抛光机器人的力/位混合控制方法 被引量：7

15

作者 丁毓峰 闵新普 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期817-825,共9页

提出了一种针对复杂曲面零件的工业机器人抛光力/位混合控制方法,该方法可以实现稳定的力控制和精确的位置控制,保证不同法向量处材料去除率的一致。根据规划好的具有法矢量的轨迹,结合传感器反馈的力信号和法矢量方向的PI控制器,机器... 提出了一种针对复杂曲面零件的工业机器人抛光力/位混合控制方法,该方法可以实现稳定的力控制和精确的位置控制,保证不同法向量处材料去除率的一致。根据规划好的具有法矢量的轨迹,结合传感器反馈的力信号和法矢量方向的PI控制器,机器人沿曲面法矢量方向修正运动轨迹间接地实现刀具和曲面间接触力的控制。研究表明安装不同抛光刀具的机器人抛光系统具有不同的系统刚度,为了保证系统刚度不同的抛光系统具有较好的接触力跟踪性能,提出了自适应PI控制算法,对抛光系统刚度进行评估和PI参数的调整。仿真和实验结果表明该方法可以很好地实现曲面零件的抛光。 展开更多

关键词 工业机器人 抛光 力/位混合控制 曲面零件 仿真

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漂浮基闭链双臂空间机器人抓持系统动力学及载荷力/位置混合控制的模糊变结构控制器设计 被引量：1

16

作者 陈志煌 陈力 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期260-268,共9页

讨论了载体位置、姿态均不受控制的漂浮基双臂空间机器人抓物系统的动力学建模和控制问题.利用拉格朗日方法和牛顿欧拉法分别建立了双臂空间机器人及负载的非线性动力学模型,结合空间机器人固有的特性及闭合链约束关系,得到抓持系统合... 讨论了载体位置、姿态均不受控制的漂浮基双臂空间机器人抓物系统的动力学建模和控制问题.利用拉格朗日方法和牛顿欧拉法分别建立了双臂空间机器人及负载的非线性动力学模型,结合空间机器人固有的特性及闭合链约束关系,得到抓持系统合成动力学方程.以此为基础,考虑到空间机器人系统结构的复杂性及某些参数的变动性,根据具有较强鲁棒性的变结构控制理论,针对该抓持系统惯性空间轨迹跟踪设计了全局滑模控制方案及相应的PI内力控制方案,从而达到位置、力的混合控制.为克服滑模控制器抖振的缺点,附加设计了模糊控制器.根据系统的输出来动态调节滑模控制器的参数,从而既可确保系统的快速响应又可降底原有的抖振.系统数值仿真征明了上述控制方案的有效性与准确性. 展开更多

关键词 漂浮基 闭链双臂空间机器人 模糊变结构控制 力/位置混合控制

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基于事件的机器人主-被动混合力-位控制方法

17

作者 谢小辉 孙立宁 张峰峰 《广西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第2期121-127,共7页

机器人系统螺丝锁付过程中实际接触力难以精确获得;若采用力传感信号来检测接触力并加以控制,力传感器不易安装,且传感器噪声和信号传输延迟都会对控制的精确性产生影响,使得系统不可控。本文采集伺服电机转矩值经过换算得到末端锁付头... 机器人系统螺丝锁付过程中实际接触力难以精确获得;若采用力传感信号来检测接触力并加以控制,力传感器不易安装,且传感器噪声和信号传输延迟都会对控制的精确性产生影响,使得系统不可控。本文采集伺服电机转矩值经过换算得到末端锁付头与工件的接触力,来替代直接采用力传感器信号反馈末端执行器的接触力。以螺丝锁付过程中期望的锁止扭矩作为阈值,并通过能量均衡器对预测力值和当前解算力值进行能量校正,使锁付机器人控制系统保持无源性且具备主动柔顺的能力,来达到系统的安全性。针对一种精密塑胶件自动化锁付,本文设计实现一种被动柔顺机构,并结合基于事件的力位混合控制策略,验证机器人锁付过程中主-被动力-位混合控制的安全性和可行性。 展开更多

关键词 机器人 力-位控制 主-被动混合 基于事件

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力-位置混合控制机器人工作任务描述中的几个问题

18

作者 赵臣 洪鹰 张伟军 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第5期531-533,共3页

对力－位置混合控制机器人工作任务描述中的几个关键问题进行了较细致的研究，分析了机器人与操作对象间相互作用力产生的原因，讨论了工作任务的伪完成态问题，并对工作任务描述的完整性问题作了进一步的研究。研究结果表明只有掌握了... 对力－位置混合控制机器人工作任务描述中的几个关键问题进行了较细致的研究，分析了机器人与操作对象间相互作用力产生的原因，讨论了工作任务的伪完成态问题，并对工作任务描述的完整性问题作了进一步的研究。研究结果表明只有掌握了工作任务描述的实质，并对任务执行过程有深入、完整的了解，才能圆满地完成工作任务描述工作。 展开更多

关键词 机器人 力-位置 混合控制 任务描述

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基于广义逆矩阵的机器人力与位置混合控制

19

作者 董立新 严翔 +3 位作者 赵文福 黄玉美 MinamiMamoru AssakuraToshiyuki 《西安理工大学学报》 CAS 1998年第1期61-66,共6页

推导了具有运动约束的机器人的拉格朗日动力学方程，该方程中包含了广义约束力。广义约束力被表达为机器人系统状态变量和广义输入力的显函数，力信息由此获得，因此无须使用力传感器即可同时控制机器人的力和位置。利用动力学冗余度（... 推导了具有运动约束的机器人的拉格朗日动力学方程，该方程中包含了广义约束力。广义约束力被表达为机器人系统状态变量和广义输入力的显函数，力信息由此获得，因此无须使用力传感器即可同时控制机器人的力和位置。利用动力学冗余度（广义输入力的数目大于广义约束力的数目），设计了基于广义逆矩阵的力与位置混合控制器。控制仿真结果表明，该控制方法具有较高的精度和较好的稳定性。 展开更多

关键词 机器人 力 位置 混合控制 广义逆矩阵 冗余度

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面向位控机器人的视觉/力觉混合控制

20

作者 李二超 李战明 李炜 《机床与液压》 北大核心 2010年第11期10-11,6,共3页

提出一种视觉引导的面向位控机器人的力/位混合控制策略。结合视觉传感器的测量特点,对未知环境边缘进行估计获得位控和力控方向,根据位控和力控方向在线对机器人终端的运动轨迹进行规划,并采用阻抗控制规律使机器人获得较好的柔顺性。... 提出一种视觉引导的面向位控机器人的力/位混合控制策略。结合视觉传感器的测量特点,对未知环境边缘进行估计获得位控和力控方向,根据位控和力控方向在线对机器人终端的运动轨迹进行规划,并采用阻抗控制规律使机器人获得较好的柔顺性。在该算法中应用一个参考比例因子调节参考轨迹,根据反馈的接触力信息通过模糊推理确定参考比例因子的大小,从而使生成的参考轨迹适应未知环境刚度的变化。在小视场条件下(26.4mm×26.4mm)跟踪速度达到15mm/s,并且具有较高的力控制精度。 展开更多

关键词 视觉引导 力/位混合控制 阻抗控制 未知环境

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