柔顺控制 - 非接触阻抗控制简介

1.柔顺运动控制技术展望

    从安全防护网走出来的协作机器人,正在逐步融入人类的生产和生活环境,也必将与人类实现安全、高效、紧密的交互与协作。未来等待协作机器人的将是更加多样化的工作任务和更加复杂的作业环境,这对其柔顺运动控制技术提出了更高的要求。因此,协作机器人的柔顺运动控制方法需要不断改进和创新,主要将呈现以下几方面发展趋势:

  1. 通过驱动关节本体结构创新提高协作机器人的安全性和柔顺运动控制性能。
  2. 采用理论模型与数据驱动模型相结合提高协作机器人系统的动力学建模精度。
  3. 建立协作机器人柔顺运动性能的分析评价方法,为柔顺运动控制器优化设计奠定基础。
  4. 采用三维视觉技术与力感知技术相结合,提高对非结构化环境和人类行为的感知认知能力。

2.非接触阻抗控制

    其中“采用三维视觉技术与力感知技术相结合,提高对非结构化环境和人类行为的感知认知能力”即为非接触式柔顺控制。

    非接触阻抗,就是当机械臂与目标尚未接触时就调节机械臂的阻抗以避免过大的冲击和稳定地操作目标。主要是将阻抗控制的理论与机器人视觉控制结合起来。关键技术为视觉伺服技术。不足之处在于视觉处理的实时性限制尚未充分考虑、接触惯性特性研究不足、智能控制体系的研究。

柔顺控制 - 非接触阻抗控制简介
柔顺控制 - 非接触阻抗控制简介

3.非接触阻抗控制的关键技术

    视觉伺服技术是非接触阻抗控制问题涉及的一项关键技术。视觉伺服,指采用闭环的方式,通过不断地视觉反馈,来控制机器人的运动。这和早期视觉机器人采用开环的先“看”后“动”的方式有着极大的区别。近年来,视觉伺服技术取得了许多有意义的研究成果和应用实例。理想情况下,视觉伺服系统应该是系统动力学水平上的反馈伺服系统,但目前国内外还没有动力学水平上的视觉伺服系统。因为一方面,对视觉伺服中涉及的动力学理论问题研究还不充分,许多问题悬而未决。另一方面,要真正实现视觉伺服就必须使视觉系统的处理速度与运动控制系统相当,同时解决视觉信号的滤波问题。在分解速度控制的思想基础上,我们提出一种基于分解速度控制的视觉伺服方案。其实质是运动学水平的视觉反馈控制。这时,只要求图象处理的速度与某一层次的运动学规划速度相当。

4.具体理论与实践

留坑待填。。。。


[1] 杨桂林,王冲冲.协作机器人柔顺运动控制综述[J].自动化博览,2019(02):66-73.
[2]https://baike.baidu.com/item/%E9%9D%9E%E6%8E%A5%E8%A7%A6%E9%98%BB%E6%8A%97%E6%8E%A7%E5%88%B6/22059719?fr=aladdin