HIT机器人灵巧手基关节位置/力矩控制策略研究

"HIT机器人灵巧手基关节位置/力矩控制 (2005年) - 杨磊, 高晓辉, 何平, 刘宏 - 电机与控制学报 第9卷第3期" 本文主要探讨了哈尔滨工业大学研发的HIT机器人灵巧手在手指基关节位置和力矩控制方面的技术。HIT灵巧手由四个相同的手指构成，每个手指包含四个关节，其设计灵感来源于人手。所有12个直线驱动器都集成在手掌内部，通过齿轮传动系统将动力传递到各个关节。 在自由空间中的位置跟踪控制是研究的重点。为了实现精确的位置跟踪，作者提出了一种创新方法，即结合PID（比例-积分-微分）控制器和滑模变结构控制（VSC）。这种方法通过引入一个加权因子α来调整PID和VSC的比例，根据位置误差的大小动态调整控制策略，从而达到良好的位置跟踪性能。PID控制器提供了稳定的响应，而VSC则有助于快速收敛和抗干扰能力。 在约束空间，即当机器人手与物体接触时，采用了阻抗力矩控制。这种控制策略允许机器人手在接触物体时产生适当的力反馈，通过改变阻抗参数来调节接触力的大小。阻抗控制使得机器人能够适应不同的环境交互，如抓取或捏持物体时保持适当的压力，同时防止过大的冲击。 论文中提到的基关节是手指运动的关键部分，由四个锥齿轮和一个十字轴组成的差动传动系统确保了两个直线驱动器的协同工作。这种设计提高了机械手的灵活性和控制精度。 该研究为机器人灵巧手的控制策略提供了新的见解，尤其是在复杂环境下的位置跟踪和力控制方面。这一成果对于提升服务机器人、工业机器人以及医疗机器人等领域中手部操作的精准性和安全性具有重要意义。