基于关节双位置反馈的柔性协作机械臂零力控制

来源：计算机集成制造系统杂志2024年第5期北京时间：

作者：张建华, 刘延超, 黄志平, 刘璇, 卜必正

单位：1.北京科技大学机械工程学院2.河北工业大学机械工程学院3.中国工程物理研究院机械制造工艺研究所

摘要：零力控制是协作机械臂实现拖动示教的核心问题之一,目前方法多依赖于附加力/力矩传感器,其虽能保证测量精度,但会增加系统复杂程度及成本。提出一种基于关节双位置反馈的柔性协作机械臂零力控制方法,该方法可在无外加传感器条件下实现机械臂零力控制。首先,基于波发生器与柔轮柔性特性,建立了谐波传动关节的动力学模型;其次,基于谐波传动关节刚度辨识方法,建立了基于双位置反馈的柔性关节力矩估测方法;再次,建立了简化重力矩补偿模型,并考虑关节转动过程中的粘滞摩擦和Stribeck库伦摩擦,完善了关节摩擦力矩模型,基于此,实现对关节重力矩和摩擦力矩补偿,实现机械臂零力控制;最后,搭建谐波传动一体化关节和机械臂样机平台,并进行了实验研究,结果表明,所提方法可有效实现无附加力/力矩传感器条件下的谐波传动机械臂零力控制。

关键词：机械臂,双位置反馈,力矩模式,零力控制,力矩补偿

基金资助：国家重点研发计划资助项目(2018YFB1306500);天津新一代人工智能重大专项资助项目(19ZXZNGX00100);河北省自然科学基金资助项目(F2021202062)。