[发明专利]控制体系封闭机器人自适应动态力/位置混合控制方法

摘要

本发明涉及一种针对控制体系封闭机器人的动态力/位置混合控制方法，是一种适用于存在强非线性和不确定性且无开放力矩接口的机器人系统的非线性力/位置混合控制方法，能够同时适应系统内环控制器参数的不确定性和机器人系统的惯量、质量、质心位置等不确定性，属于机器人控制技术领域。本发明提出的基于动态反馈的非线性控制方法充分考虑机器人的动力学耦合和非线性。所提出的控制方法体现为机械臂关节位置或者速度指令，该指令信息中包含基于力的测量信息和机械臂状态信息的动态补偿，用于实现机器人系统的动态力/位置混合控制。所提出的控制方法把目前已有的基于动态反馈的自由空间控制方法推广至考虑机械臂末端同环境接触的情形。

主权项

1.控制体系封闭机器人自适应动态力/位置混合控制方法，其特征在于包括下列步骤：(1)建立控制体系封闭机器人的参数化模型；所述的参数化模型为其中，q∈Rⁿ表示机械臂关节位置，M(q)∈R^n×n为惯量矩阵，为科氏力和离心力矩阵，B∈R^n×n为对角正定矩阵，g(q)∈Rⁿ为重力力矩，q_c为关节位置指令，为关节速度指令。w∈Rⁿ为n维常值矢量，w_P∈Rⁿ为n维常值矢量，K_D为微分增益，K_P为比例增益；J(q)∈R^n×n表示机械臂的雅克比矩阵，f为机械臂末端与环境轮廓的接触力；n为控制体系封闭机器人的自由度；(2)设计基于动态反馈的自适应控制律：所述的自适应控制律包括关节控制律和参数自适应律；所述的关节控制律为其中，为w的估计，为w_P的估计，为θ的估计，为正设计常数，z∈Rⁿ，其中α1，α2和α3为正设计常数，Δγ＝γ‑γd，Δξ(x)＝ξ(x)‑ξ(xd)，zI定义为zI＝zI(0)+∫0tz(r)dr其中，t为当前时刻，zI(0)为zI的初值，zI(0)可选为任意常数。γd为机械臂末端对环境的期望作用力，xd为机械臂末端期望位置，γd和xd均为常值。ξ(x)为n‑1维位置矢量，ξ(x)与δx垂直，δx表示环境轮廓由于同机械臂末端的交互作用而产生的变形量；所述的参数自适应律为其中Γ为对称正定矩阵，Λ和Λ_P为对角正定矩阵，(3)根据步骤(2)得到的公式(12)控制律更新关节位置指令或速度指令，根据步骤(2)得到的公式(13)自适应律更新估计参数