基于分数阶阻抗的机器人动态接触控制仿真

摘要

针对机器人与物理环境动态接触过程中产生的瞬态超调、跟踪响应慢和稳态精度差的问题,提出了基于分数阶的机器人阻抗控制策略。首先,分析当前整数阶阻抗控制接触过程手段依靠改变更新速率和增减弹性项来适应不同任务,设计出了更加灵活的分数阶阻抗控制。根据分数阶阻抗的固有属性设计增益系数将分数阶阻抗映射为整数阶阻抗便于计算和实际应用,并将提升整数阶阻抗控制的一些特性引入到分数阶阻抗进一步提升性能,并分析了动态调整边界。仿真结果表明,所提出的分数阶阻抗能够直接削减接触过程产生的接触力超调峰值,对系统不稳定的振荡行为有一定的抑制作用,适合机器人与动态未知环境接触交互的应用场景。