智能上肢：变阻抗控制与安全路径规划研究

该文档详细阐述了智能上肢在人机交互环境中的设计、控制策略以及安全路径规划方法。重点集中在6自由度轻量化智能上肢的创新设计、可控变阻抗柔性关节的控制和安全路径规划算法。 智能上肢的设计与制作中，研发团队提出了一种创新的差动绳驱关节，结合轻质铝合金材料，以实现轻量化、高负载能力和快速响应。通过改进的D-H方法建立了数学模型，解决了关节驱动的耦合问题，并构建了刚体运动学和动力学模型，为后续的可控变阻抗柔性关节控制提供了硬件基础和理论支持。 在可控变阻抗柔性关节控制方面，文章实现了虚拟可控柔性关节，并对比分析了不同控制策略。提出了基于Sigmoid函数的增益自调节控制方法，该方法能在阻抗系数和负载变化时保持位置精度和动态响应，确保智能上肢的精度和响应速度。 安全路径规划是智能上肢的重要特性。文中探讨了主动、被动和主被动结合的三种路径规划方式。主动安全路径规划利用改进的RRT*算法实现自主避障；被动路径规划则依赖关节柔韧性避免潜在伤害；主被动结合的方法在动态复杂环境中提升了智能上肢的安全运行能力，彰显了其智能特性。 所有这些理论和方法都在Matlab Robotic Toolbox等仿真环境中进行了验证和测试，以确保智能上肢在实际应用中的性能。该文档对于理解智能上肢的控制机制和安全导航策略具有重要价值，为相关领域的研究和开发提供了宝贵参考。