空间冗余机械臂的增强混合阻抗控制研究与仿真

本资源主要探讨的是增强混合阻抗控制在空间冗余机械臂上的应用，尤其是在哈尔滨工业大学硕士学位论文《空间七自由度冗余机械臂动力学建模与控制研究》中的具体实践。该研究针对传统阻抗控制和力/位混合控制的不足，提出了一种创新的控制策略。 4.1 引言部分阐述了传统阻抗控制在跟踪期望力方面的局限性，以及力/位混合控制在切换过程中的可能带来的系统不稳定问题。为了提高机械臂在执行任务时的性能，研究者针对七自由度冗余机械臂设计了一种增强混合阻抗控制方法。这种控制方式结合了阻抗控制的优点（如力跟踪）和位置控制的优点（柔顺性），旨在实现更精确和稳定的机械臂操作。 4.2 增强混合阻抗控制原理是研究的核心。它引入了两种阻抗关系，即位置控制方向和力控制方向。位置控制方向，机械臂被模拟为一个弹簧-质量-阻尼系统，通过笛卡尔基于位置的阻抗控制，强调柔顺性而非力跟踪，目标阻抗可以通过公式 (4-1) 表达，其中涉及机械臂期望惯量和阻尼系数。 在力控制方向上，混合阻抗控制增强了力跟踪能力，能够在保持位置控制柔性的同时，更好地响应外部负载或目标力。这种控制策略旨在优化机械臂在实际操作中的动态性能，特别是在与环境交互时，能够提供更自然、平滑的运动体验。 为了验证这一理论，研究者采用了基于空间矢量描述的铰接体算法来构建空间机械臂的动力学模型，并在SimMechanics软件中进行了模型的建立和验证，确保算法的准确性和实用性。这种算法有效地解决了空间机械臂动力学建模中的计算复杂性和“自运动”问题，提高了控制效率和精度。 这篇论文深入研究了空间冗余机械臂的混合阻抗控制技术，为解决实际工程中的机械臂控制难题提供了新的解决方案，对于提高机械臂在工业、医疗等领域的应用性能具有重要意义。