控制与决策

作者：田新扬,于晓龙,许钦桓,牛建伟,王薇

单位：北京航空航天大学杭州创新研究院 全省工业大数据与机器人智能系统重点实验室, 杭州 311052,,北京航空航天大学杭州创新研究院 全省工业大数据与机器人智能系统重点实验室, 杭州 311052;北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院, 北京 100191,,北京航天时代光电科技有限公司, 北京 100094,,北京航空航天大学杭州创新研究院 全省工业大数据与机器人智能系统重点实验室, 杭州 311052;北京航空航天大学 计算机学院, 北京 100191,,北京航空航天大学杭州创新研究院 全省工业大数据与机器人智能系统重点实验室, 杭州 311052;北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院, 北京 100191,

关键词：机器人;阻抗控制;接触失效;能量功率受控;能量罐;无源性

基金：中国博士后科学基金项目(2024M754072)；长三角科技创新共同体联合攻关重点计划项目(2024C04056(CSJ)).

机器人柔顺控制在物理人机协作中扮演着重要角色, 但环境的不确定性可能影响交互的稳定性, 特别是机器人与环境之间的接触失效可能导致物理冲击行为, 进而造成机器人和任务组件的损坏. 对此, 提出一种能量功率受控的机器人笛卡尔空间阻抗控制方法. 该方法通过缩放控制器刚度和阻尼限制机器人的能量和功率, 并引入能量罐提供能量存储机制, 确保控制器与机器人之间的能量传输符合无源性要求. 在此基础上, 设计功率缩放因子调节能量罐与控制器之间的能量交换速率, 限制控制器流向机器人的功率, 避免因能量罐的快速释放导致系统失稳, 进一步提高机器人执行任务的安全性和控制器的鲁棒性. 基于李雅普诺夫理论严格证明了闭环系统的稳定性, 并通过Matlab/SimScape仿真实验验证了所提出控制方法的有效性.

来源：2025年第9期

《控制与决策》期刊编辑部

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