面向微创手术的机械臂全位姿柔顺控制
来源：机械与电子杂志2025年第10期北京时间：
作者：夏胜男;邢宏军;杨海燕
单位：1. 南京大学医学院附属鼓楼医院神经内科,江苏 南京 210008 ;
2. 南京航空航天大学宇航空间机构全国重点实验室,江苏 南京 210016
摘要：针对协作机械臂执行动物微创手术场景中面临的机械臂末端力估计及末端 对象刚性接触问题,提出一种基于扰动观测器的力/力矩估计方法,并设计了一种基于四元数的全位姿导纳控制方法。首先,提出了一种考虑基于非线性扰动观测器的末端力/力矩估计方法,结合机械臂动力学参数和对其关节力矩的实时测量,无需末端力传感器即可获得末端交互力。然后,设计了一种同时考虑平移和转动的全位姿柔顺控制方法,基于估计的末端力/力矩,可使机械臂末端受到外力时会顺应外力移动或转动。最后,搭建了包含腕部力/力矩传感器的七自由度机械臂实验平台,分别验证了所提出的末端力/力矩估计方法和全位姿柔顺控制方法的有效性,具有较高的工程实用价值。
关键词：微创手术;机械臂;末端力估计;非线性扰动观测器;全位姿柔顺
基金资助：国家自然科学基金资助项目( 52405025 );江苏省自然科学基金资助项目( BK20230889 )
