冗余机器人系统：非连续切换自运动控制算法

"冗余机器人系统的自运动控制" 冗余机器人是指具有多余自由度的机器人系统，通常其关节数量超过了完成特定任务所需的最低关节数。这种冗余性为机器人设计和控制提供了更多的灵活性，例如优化运动路径、提高避障能力以及减少力矩负载。在本文中，作者王连圭和马保离探讨了冗余机器人系统的自运动控制问题，这是一个旨在让机器人在执行任务的同时优化其关节配置的问题。 他们提出了一种非连续切换控制算法，这种算法的独特之处在于它能够在保持机器人末端执行器（手端）的任务向量不变的同时，引导关节构形收敛到期望的位置。传统的控制算法可能会陷入局部最小点，即机器人的关节可能会停留在一个并不理想的配置上，而无法达到最优解。然而，新的非连续切换控制算法能够有效地解决这个问题，帮助机器人从这些局部最小点中“跳出”，并且确保关节角度能收敛到期望的构形。 非连续切换控制策略的核心在于，通过不断地在不同的控制模式之间切换，来克服局部最小点的问题。这种策略可能涉及到在关节速度或力矩控制之间快速切换，以促进系统从一个不理想的稳定状态转移到更优的状态。在实际应用中，这种控制方法需要精确的动态模型和实时的控制系统来实现。 为了验证所提出的算法的有效性，研究人员进行了三杆平面机器人系统的计算机仿真。三杆平面机器人是一种常见的冗余机器人模型，用于模拟和测试各种控制策略。仿真结果表明，提出的非连续切换控制算法成功地实现了关节位置的收敛，并且避开了局部最小点，这为冗余机器人系统的自运动控制提供了一个有潜力的解决方案。 总结来说，这篇论文深入研究了冗余机器人自运动控制的挑战，并提出了一种创新的非连续切换控制策略。这一策略不仅有助于解决局部最小点问题，还能确保机器人关节在执行任务时达到期望的构形，从而提升整个系统的性能。这项工作对于机器人学的研究和实际应用，特别是在需要高度灵活性和优化性能的场合，具有重要的理论和实践价值。