三阶段欠驱动PAA机械手控制策略：稳定性与能量提升

本文探讨了一种创新的欠驱动三连杆被动-主动-主动（PAA）机械手的运动控制策略，该策略分为三个关键阶段，旨在实现高效、稳定的运动控制。首先，研究者提出了一个非线性控制定律，其目标是让第三连杆的角速度和角加速度趋向于零，这有助于机械手达到静态平衡状态。这种设计利用Lyapunov理论，确保系统的稳定性。 接着，作者设计了一个上冲控制律，旨在增加系统的能量储备，并精确控制第二连杆的姿态。这个阶段的目的是克服欠驱动带来的局限性，使机械手能够有效地执行动态操作，如抓取或释放物体。通过这种方法，机械手能够自然地驱动第三连杆向第二连杆伸展，简化了后续的控制过程，提高了整体的执行效率。 最后，为了实现机械手的平稳过渡到平衡阶段，研究者融合了线性控制与非线性控制技术。这种集成策略利用LaSalle不变性原理，确保了机械手能够稳定地定位在垂直方向，实现了稳定性和性能的双重优化。 整个控制策略的独特之处在于它通过预先设置的准备阶段，使机械手在自然状态下逐步过渡到所需的操作状态，避免了突然和剧烈的动作，从而降低了对系统的要求，并且减少了外部干扰导致的不稳定性。通过数值模拟，作者验证了这一控制策略的有效性和实用性，对比其他方法，它展现出更高的控制精度和更佳的性能。 研究团队由来自中国地质大学、湖南科技大学和加拿大圭尔夫大学的研究人员组成，他们的合作展示了跨学科的优势，对于欠驱动机械手领域的运动控制理论和技术发展具有重要的推动作用。