机器人灵巧手指基关节柔顺控制
工业机器人的力控制与柔顺操作技术
工业机器人的力控制与柔顺操作技术工业机器人在现代制造业中起着至关重要的作用。
随着技术的进步和需求的不断变化，对机器人的功能和性能提出了更高的要求。
其中，力控制与柔顺操作技术成为了工业机器人发展的重要方向。
本文将着重探讨工业机器人的力控制与柔顺操作技术及其应用。
一、力控制技术在工业机器人中的应用力控制技术是指通过传感器监测机器人与工作环境之间的力量信息，实现对机器人动作的精确控制。
在某些特定的制造过程中，机器人需要精确地掌握力度，以避免对工件或机器人本身造成损害。
力控制技术的应用可以大大提高机器人的操作精度和稳定性。
工业机器人在装配生产线中的力控制是一个典型的应用场景。
例如，当机器人需要将零部件装配到工件上时，合适的力控制技术可以帮助机器人实现精确的装配，并避免因力度过大导致的损坏。
此外，力控制技术还可以应用于对工件或机器人进行力度检测和调整，从而进一步提高生产效率和产品质量。
二、柔顺操作技术在工业机器人中的应用柔顺操作技术是指机器人在人机协作环境下进行精细操作和灵活调整的能力。
与传统的自动化操作相比，柔顺操作技术具有更高的灵活性和自适应性，可以更好地应对复杂和多变的工作场景。
其中，力控制是实现柔顺操作技术的重要手段之一。
通过对机器人执行器的力传感器进行实时监测和反馈控制，可以使机器人能够感知外界的力量变化，并灵活地调整自身的动作。
例如，在协作操作中，机器人可以根据人体的力量信息进行反馈调整，以实现与人的安全交互。
柔顺操作技术还可以通过视觉引导和路径规划等方法实现。
机器人可以通过视觉感知系统获取环境信息，并结合预定的路径规划算法进行动作控制。
这种方式能够使机器人在复杂环境下应对工作需求，实现更加精细和智能化的操作。
三、工业机器人力控制与柔顺操作技术的挑战尽管工业机器人的力控制与柔顺操作技术带来了广阔的应用前景，但也面临一些挑战。
首先，精确的力传感和力反馈控制是实现力控制与柔顺操作的基础。
然而，传感技术的精度和可靠性仍然有待提高。
基于关节力矩传感器的灵巧手指的阻抗控制
柔顺性是实现多指灵 巧操作 的关键 。 目前 ， 现柔顺 控制 实
的方法 主要有 ２种 ： 阻抗 控制和力／ 位置混合控制 。阻抗控
果 的好坏完全取决 于位置控 制器 的精确程度 。因此 ， 本文 以提高位置控制精度 为策 略来 提高 阻抗控制 的控制效 果 ， 用理论上能完全跟踪轨迹并不需要 系统精确动力学模 型的
ｈｎ ａｅ ｎｊｉｔｏｑｅｓｎｏ． ａｄｂ ｓｄｏ ｎ ｒｕ ｅｓｒ ｏ ｔ Ｋｅ ｏ ｄ ：ｂｓ ｉｔｏ ｕ ｅｓｒ ｉｐ ｄｎｅｃｎｒｌ ｔ ｃｉｇｃｎ ｌ ｙｗ ｒｓ ａｅｊ ｎ ｔｒ ｅｓｎｏ ；ｍ ｅａ ｃ ｏｔ ；ｒ ｋｎ ｏｔ ｏ ｑ ｏ ａ ｏ ｒ ０ 引 言
ｉ ｎ ｒｐ ｓｔ ｎ ｃ ｎｒ ｌ ｒ ａ ｄ ｔｅ ｏ ｔ ｒ ｏ ｃ ｎ ｅ ｏ ｉ ｏ ｏ ｔ ｌ ， ｕ ｅ ｒｅ￣ｅ ｂ ｃ ｏ ｓｕ ｅ ｄ ｆ ｅ ｒ ｆｒ ｎ ｅ ｐ ｓｔ ｎ ｉ ｒ ｅ ｏｋ ｅ ｉ ｏｅ ｎ ｈ ｆ ｄ ａ ｋ ｌ ｐ ｉ ｓ ｄ ｔ ｍｏ ｉ ｔ ｅ ｅｅ ｃ ｏ ｉ ｏ ｏｄ ｒｔ ｅ ｐ ｏ ｏ ｙｈ ｉ ｎ
一
制不直接控制期望 的力和位 置 ， 而是通过控 制力和 位置之 间的动态关 系实现柔 顺功 能 ， 多指手末 端呈现期 望 的刚 使 性 和阻尼 ， 从而在位置控制方向表现出较大的刚性 ， 而在力 控制方向表现出较大 的柔 性。力／ 位置混合控制 ， 其基 本思
想是在 柔顺 空间分别进行 位置控制 和力控制计算 ， 然后 ， 根 据设定阈值在 ２种控制状 态之 间进 行切换 ， 而实 现所需 从 的柔性 ， 但这种柔性是 以牺牲 系统 的鲁棒性 为代价 的。 通常 ， 按照 目标 阻抗 的实现方式 阻抗控 制可分 为 以下 ２类 ： 基于位置 的阻抗控 制和 基于力 的 阻抗控 制。与力 控 制相 比， 机器人位置控 制的理论 更为成 熟 ， 能更 为稳定 。 性
【doc】仿人灵巧手关节的位置／力矩控制
仿人灵巧手关节的位置／力矩控制第7卷第2期2003年6月电机与控制ELECTRICMACHINESANDCONTROLVO1.7No.2June,2003仿人灵巧手关节的位置/力矩控制姜力,刘宏,蔡鹤皋(哈尔滨工业大学机器人研究所,黑龙江哈尔滨15(1001)摘要:为了使仿人灵巧手完成各种精细作业,提出了一种新的关节位置/力矩控制方法.在自由空间和约束空间中分别采用滑模位置控制和具有前馈的PD力矩控制,在过渡过程中使用系统观测器切换控制模式.这种方法可以使关节在自由空间和约束空间中分别实现良好的轨迹跟踪和力矩跟踪,在过渡过程中实现控制模式的可靠切换和系统的稳定过渡.实验证明了该方法的有效性.关键词:位置控制;力矩控制;滑模控制;灵巧手中圈分类号:1?244文献标识码:A文章编号:1007-449X(2003)02—0151—06 Position/torquecontrolforjointofhumanoiddextroushandJIANGLi,LIUHong,CAIHe—gao(HarbinInstituteofTechnology,RobotResearchInstitute,Harbin150001,China) Abstract:Inthispaper,anewjointposition/torquecontrolstrategyisproposedinorderto completevariousfinemanipulationsbyusingdextroushand.Slidingmodepositioncontrol andPDtorquecontrolwithfeedforwardareusedinfreeandconstrainedspace,respectively. Systemobserverisadoptedintransitioninordertoswitchcontrolmode.Trajectorytrackinginfreespaceandtorquetrackinginconstrainedspacearerealized,andreliabilityofmode switchandstabilityofsystemareachievedintransition.Experimentalresultsverifiesthe effectivenessofthismethod.Keywords:positioncontrol;torquecontrol;slidingmodecontrol;dextrousrobothand1引言作为机器人与环境相互作用的最后环节和执行部件,末端执行器对于机器人智能化水平和作业水平的提高具有重要的意义,多自由度多关节的仿人机器人灵巧手成为新一代智能机器人研究的重点领域,世界上有很多着名的灵巧手问世,如2O世纪8O年代美国的Utah/M1T手和Stanford/WE手,9o年代德国的DLR手和美国的NASA-JsC手等_...为了使灵巧手可靠而稳定地抓握物体并且进行灵巧操作,灵巧手具有一定的柔顺性,即对外界环境具有顺应能力.目前,阻抗控制是主动柔顺控制的一种主要方法,其优点是把力控制和位置控制纳入统一的框架中,设计简单,任务规划量小,但是难于实现精确的力跟踪.为了解决阻抗控制的力跟踪问题,学者们提出了包括自适应控制在内的许多方法【6～,但是算法复杂,执行时间较长,应用效果并不理想.为此,本文以Hrr仿人灵巧手关节为对象,研究了一种新的位置/力矩控制方法,目标是:关节在自由空间中精确地跟踪期望轨迹,在约束空间中稳定地与环境接触并且跟踪期望力矩,能够实现自由空间到约束空间和约束空间到自由运动的稳定过渡.收稿日期:2002--09-01基金项目:圈零863计划(863—512—9924-03)和黑龙江省杰出青年科学基金资助项目.作者简介:姜力(1970-),男,博士后,研究方向为机器人及灵巧手的传感,驱动和控制: 刘宏(1966一),男,.长江学者奖励计划特聘教授,博士生导师,研究方向为仿人机嚣人灵巧手,机嚣人宏/截操作嚣;蔡捣奉(1934一),男.中啊工翟院院士,研究方向为机电一体化技术,机器人学.152电机与控制第7卷本文首先简要介绍HIT灵巧手并建立关节的传递函数和状态空间数学模型,然后分位置控制,力矩控制和系统观测器三部分研究关节的位置/力矩控制方法,最后通过实验验证该控制策略的有效性.2肼手关节的数学模型具有多种感知功能的仿人灵巧手一HIT手由4个完全相同的手指组成,大拇指与其他3个手指相对放置,每个手指有4个关节,末端的两个关节存在着机械耦合.HIT手采用微型直线驱动器和腱相结合的方式进行手指的驱动,l2个直线驱动器均放置在手掌中,从而实现了驱动系统和机械本体的集成,减小了灵巧手的体积,改善了系统的性能.HIT手具有关节力矩,指尖力,力矩,温度和位置等96个传感器,共600多个机械零件,1600多个表面贴装电子元件,是一个集机构设计,微型传感器,驱动及智能控制为一体的高度集成化机电系统,如图l所示.末端的两个关节通过腱一滑轮一弹簧机构实现运动的耦合,传动比是l:l.在手指中有关节力矩传感器用来检测关节所受的力矩;在手指的末端放置微型的五维力,力矩传感器,用来检测手指尖和被抓握物体的接触力和力矩,为柔顺控制提供力感信息.关节的驱动系统包括微型直线驱动器和腱传动两部分,微型直线驱动器是驱动系统的核心.该驱动器将微型无刷直流电机(BLDCM,BrushlessDCMo. tor),旋转一直线转换机构和减速机构融为一体,具有直线位置检测,电机位置检澍和光电式极限位置检测等多种感知功能,是一种光机电一体化的集成式微型直线驱动器,又称.人工肌肉(ti6cMus. de).根据BUX=M的动力学特性,关节的动力学特性如方程(1)～(5)所示.其参数的含义为:R为电枢电阻;,I为减速比;L为电枢电感;wM为PWM常数;KT为力矩常数;为电枢电压;K为反电动势系数;f为电枢电流;J为转动惯量;为电磁转矩;B为阻尼系数;T为接触力矩;为电机位置;为重力矩;0为关节位置;为摩擦力矩.电压平衡方程为u.=Ri+L軎+P(1)反电动势P=Ke百dOm(2)电磁转矩=K4(3)转矩方程图1FlIT手.1TheFlIThandHIT手的手指结构如图2所示.图2中,利用弹减速比簧,套管和腱传动由直线驱动器对中指节进行驱动, 图2HIT手的手指结构№2喀盯structure0ftheHIThand睾=.,dr"+Bdt+++丁,I'',1—使用PWM方式调节从而实现关节的位置控制,忽略驱动电路的延时,其传递函数为GPWM(s)=—≈七PwM(6)根据上述方程,单关节的传递函数为㈣=器=(,IKPwMKT)u.(一,I(Ls+R)(Tgs)-k(s)+7)),',(n'JL)s+n2(JR+BL)s+(n2BR+KKT)s设(f)=和D(t)=卯分别为关节的期望轨迹向量和实际轨迹向量,其中,,Od第2期仿人灵巧手关节的位置,力矩控制153分别为关节的期望位置,速度和加速度;0,百,分别为关节的实际位置,速度和加速度.定义误差向量为r)=(r)一D(r)=【e.e2P3】(8)[妻]=[三1.三][圣]一[呈]+[呈.]c+++0]Ud=d30d+(号+)+n2BR+KeKrdOd.,l儿dt'一百n2BR+K,Kr._一(争+):^?一一———_—一'^:一\丁._/' 等;A4-R.3关节的位置,力矩控制本文提出的关节位置/力矩控制策略的原理是:当关节在自由空间中运动时,采用滑模位置控制使关节跟踪期望轨迹:当关节在约束空间中运动时,采用前馈的PD力矩控制使手指与环境稳定接触并且跟踪期望力矩:当关节从自由运动向接触运动过渡或从接触运动向自由运动过渡时,采用系统观测器完成控制模式的切换和系统的稳定过渡.3.1关节位置控制系统的设计关节位置控制系统包括滑模位置控制器和轨迹插补两部分.3.1.1关节的滑模位置控制l9l滑模位置控制器的设计由两部分组成:选择切换函数,使系统的滑动模态渐近稳定并且具有期望的动态品质:求解控制函数uc(e),使滑模的存在条件和到达条件得以满足.1)切换函数s(层)的选择采用线性切换函数=D(9)式中:C=【clc2】;z(t)=【ele2P3】.取=l,不失一般性.滑模运动方程为+c2+ctel=0(10)特征方程为p+c2P+cl0(11)为了使系统渐近稳定,则c.>0,c2>0:为了使系统无超调,则c~>/4cI.2)控制函数")的选择所采用的控制函数为"clel+2e2+6sgn(s)(12)式中:.和分别是el和的反馈增益;为一个小的正数,它可以保证原点处(el===0)满足滑模的存在条件,同时提高系统的抗干扰能力,消除静态误差.根据广义滑模条件可以得到s=(cl+c2+亩=(一clc2一ctA2一A31)s+(cl+A2一一c22一A32)P2s+(c2+A2)s+【A4(丁++rf)+Is—A36sgn(s)s<0于是.f1,ets>0l.<0.f2.e2s>02{,<o~2<--号+叶l这里,x(一)≤n(一),x(),n()?由于采用PWM方式驱动关节,所以在控制系统中引入饱和函数(如图3所示),即f",luI≤lU=sat(u)={1,">1(13)【一1,"<一13.1.2关节的轨迹插补为了使灵巧手关节平滑地运动,在位置控制系统中对路径上给定的参考位置点r进行轨迹插补,使轨迹上所有点的位置,速度和加速度连续.本文采用带有过渡域的插补算法,原理如图4所示m1.在过渡域中采用4次多项式描述关节的位置,0,d和0的表达式为[(△c鲁+△B)c2h~-2AB]h+B+ABc?4=[(△c鲁+△B(1.5-h)2△-1亡(15)l54电机与控制第7卷图3关节的位置,力矩控髑系统Fig.3Position/torquecontrolsystemofthejoint:AC导+AB)(1一Ih)下3h(16)大时,有利于增强系统的稳定性和减小力超调?为了.\』t/r克服力矩传感器输出信号的噪声对于控制系统性能式(14)～(16)和图4中,C和D是运动路径上的的影响,在反馈环中以关节速度代替力矩的直接微关节参考位置;是加速时间,在k内关节可以从分.当AT=0时,前馈项提供的偏置力矩可以减静止加速到最大速度;和分别是轨迹段BC和CD小系统的稳态误差并且提高系统的抗干扰能力.的时间;AC=C-=A-B,h=速运鐾或脱离接需要利用系动段,:ACh,+:AC,:o'其中,Ih,,/T,.统观测器进行控制模式的切换?有关变量的说明如图4关节的轨迹插补原理Fig.4Principleoftrajectoryinterpolation3.2关节力矩控制系统的设计关节力矩控制的目标是:使关节成为一个独立于位置的纯力矩源,能够根据作业要求输出期望的力矩.PID控制以其算法的有效性和简易性在机器人力控制领域占据着主导地位.本文采用PD控制和前馈补偿相结合的方法设计关节力矩控制系统.控制函数"的表达式为,|日".△丁一KD++(17)式中:和丁分别为关节的期望力矩和实际力矩,AT=—T表示关节力矩误差;0为关节的实际位置;KP和KD分别为力矩控制器的比例系数和微分系数;".为控制器的输出;为关节所受的重力矩. 在控制算法中,引入速度反馈项是为了增加系统的阻尼,改善力控制系统的性能,特别是当阻尼增1)任务变量Task:GRAsP表示抓握,REI恩ASE表示放开.2)系统状态变量State:FREE表示关节处于自由空间,CoNrACT表示处于约束空间.3)控制模式变量Mode:POS_CTRL和FORCE—CTRL分别表示位置控制和力矩控制.4)力矩阈值变量TI.系统观测算法如图5所示.变量初始化:State=FREEmode--POS—CTRL令NNYlYIState=FREEState=CoNTACTState.o0NTACT mode=POS—CTRLmode=POS..CTRL.mode暑F0RCE—CTRL1'LI位置薯嗣器lL二二二图5系统观测器的算法Fig.5AlgorithmofS~qlttObs圈—er3.4关节保护系统3.4.1位置保护在运动和抓取过程中,为了使关节不超过自身的运动范围,进行位置保护是十分必要的.在埘T灵第2期仿人灵巧手关节的位置/力矩控制155巧手中,采用硬件和软件两种方式实现关节的位置保护.在微直线驱动器中使用电位计检测其直线位置,使用光电开关检测其极限位置.当驱动器到达设定的极限位置时,将产生极限位置信号.逻辑电路输出的刹车命令使驱动器停止运动,从而实现关节的硬件保护.在控制算法软件中首先判断关节的参考位置or和实际位置0是否在设定的关节运动范围之内,同时结合驱动器的运动方向,确定是否输出刹车信号,从而实现关节的软件保护.3.4.2力矩保护在抓握和操作物体时,为了避免手指与物体的接触力过大或手指之间相互碰撞而损坏灵巧手的机械件,传感器和驱动器,在进行位置保护的同时必须采取力矩保护措施.本文根据具体的作业任务设定关节力矩的允许范围,在保护系统中判断关节力矩是否在该范围之内,同时结合驱动器的运动状态确定是否输出"刹车信号,从而实现手指的力矩保护.4实验4.1控制系统硬件本文基于DSl103控制板建立HIT手的关节位置/力矩控制系统.DSl103板上的主处理器是摩托罗拉公司的PowerPC604e,辅处理器是德州仪器公司生产的数字信号处理器TMS32OF24o.该控制板还提供了A/O,D/A,I/O,PWM,RS232和RS422等多种功能模块.本文应用DSl103板上的l6位A,D转换模块采集电位计式直线位置传感器和两路霍尔传感器的输出信号,利用PWM模块输出电机的PWM驱动信号,利用BITI/O模块向驱动电路输出方向信号和刹车信号.本文采用直线电位计信号计算关节的角度,采用霍尔传感器信号计算关节的速度和加速度,利用关节力矩传感器感知手指在约束空间所受到的力矩.4.2控制实验4.2.1位置控制对关节的动力学模型参数进行测量和最dx--乘估计,结果为:R=5.7Q,L=0.44mH,KT=7.4×10(N?m)/A,K.=7.5×10一V/(rad?S一'),-,=7.7×lOkg?m2,B=5.2×10(N?m)/(rad?S),,I=1/2l8,KPwM=22.根据关节参数和3.1.1节给出的滑模控制参数计算公式,通过仿真和实验反复调整,最后确定滑模控制器的参数为cl9000,200,c3l;=0.03,rel=l3,卢l=8,re2=2,卢2=一2.由于控制量的有限性,机械系统的惯性和电气系统的延时等原因,抖振是实际滑模系统中必然存在的现象.本文采用符号函数连续化的方法抑制抖振.在式(12)的控制函数中,开关控制量"可以表述为"r-6sgn(s)=寺(18)lal将式(18)稍加修改,使之变为"赤(19)式中:△表示边界层的厚度,是很小的正常数.式(19) 将符号函数变为的光滑连续非线性函数,系统成为一种具有准滑动模态的变结构控制系统.在滑模超平面s=0的△邻域内,系统具有很高的增益,这对于.抖振的抑制是有利的.因为系统的状态稍偏离切换面时,会产生很大的控制力将其拉回到切换面上.但是如果系统的状态测量存在较大的误差,则切换函数在s=0附近的符号可能有误,由此造成控制量符号的错误,此时大的控制力反而会引起更强的抖振.较大的△有利于削弱抖振,但会严重地降低滑模系统固有的不变性,同时影响系统的稳态精度.许多学者研究了边界层厚度的选取原则,并且提出了在线调整△以适应系统动力学不确定性的各种自适应控制算法.本文通过实验的方法对△进行调整,原则是:在系统不发生明显抖振的前提下,最大限度地保持系统的鲁棒性,因为这是滑模系统的优势所在.关节滑模位置控制系统的阶跃响应如图6所示.图6中,x是驱动关节的直线驱动器的位置.实验中,期望位置是2.5turn,驱动器经过50Ills左右到达期望位置,响应速度快,并且无超调,无振荡,这对于机器人及其灵巧手的抓握和操作是非常重要的.:============0,Ol0ot/ms图6关节位置控嗣系统的阶跃响应曲线Fig.6Stepresponseofjointpoat~eotaroll56电机与控制第7卷结合3.1.2节的轨迹插补算法,在自由空间中进行轨迹跟踪实验,结果如图7所示.由图7可以看出, 驱动器很好地跟踪了期望轨迹.g3'052OO一≥0.O5O.1O0.150.2Dn25t圈7关节位置控镧系统的轨迹跟踪曲线Fig.7Ihject0ryIcl【ingofjmtpositioncontrol4.2.2力矩控制实验图8是抓握过程中关节从自由空间到约束空间的力矩曲线.根据具体的操作任务和关节力矩传感器信号的噪声,选定力矩阈值为----7.5N?mm.当关节力矩达到瓦以后,设定期望力矩为:15N?衄一20N?衄一25N?衄一20N?mm-*15N?ram;阶跃变化的时间间隔是0.5s.结果显示,关节力矩控制系统可以实现快速而准确的力矩跟踪,切换算法可以保证控制模式的可靠切换和过渡过程的稳定.,-,g●t,s圈8抓握过程的关节力矩.8Jointtorqueresponseingraspingphase5结论为了使仿人灵巧手能够可靠而精确地抓握物体并进行精细作业,本文提出了一种新的关节位l/力矩控制方法:在自由空间和约束空间中分别采用滑模位置控制和具有前馈的PD力矩控制,在过渡过程中使用系统观测器进行控制模式的切换.这种方法可以使关节在自由空间和约束空间中分别实现良好的轨迹跟踪和力矩跟踪,在过渡过程中实现控制模式的可靠切换和系统的稳定过渡.以瑚rr灵巧手关节为对象进行的实验证明了该方法的有效性.{_|考文献:Il】JAo0BSENSC,WOODJE,KNU,rTIDF,eta1.TheUTAH/MITdextroushand:workinpmgreu【J】.TheInter? nationalJournalofRoboticsResearch.1984,3(4):21-50.【2】2SALISBURYJK,CRAIGJJ.Articulatedhands:fclroecon? tmlandkinematicissues【J】.InternationalJournalofRob? oticsResearch.1982,l(1):4—17.【3】BUTTERFASSJ,HIRZINGERG,KN0CHS,eta1.DLR'Smultisensoryarticulatedhand.partI:hard?andsoftwarearchitecture[A】.ProceedingsoftheIEEEInterna? 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ProceedingsoftheIEEEInternationalConferenceonRobo? ticsandAutomation[C].Detroit,Michigan.l99I9.1800一l805.【9】姜力.蔡鹤皋.刘宏.基于滑模位置控制的机器人灵巧手模糊自适应阻抗控制【J】.控制与决策,2001,l6(5):612—616.【lq理查德.P.保罗着.机器人操作手:数学,编程和控锚【M1.郑时雄,谢存禧译.北京:机械工业出版社.1991.13o—l(编辑:徐兴华)。
机器人研磨自由曲面时的作业环境与柔顺控制研究共3篇
机器人研磨自由曲面时的作业环境与柔顺控制研究共3篇机器人研磨自由曲面时的作业环境与柔顺控制研究1机器人在磨削自由曲面的应用方面已经得到了广泛的研究和应用。
在这样的应用场景中，机器人需要对物体表面进行高效和精确的加工。
本文将介绍机器人研磨自由曲面时的作业环境与柔顺控制研究。
一、机器人磨削自由曲面的应用环境机器人磨削自由曲面的应用环境主要包括以下几个方面：1、工件表面几何形状复杂度高。
自由曲面的磨削需要针对工件表面进行高精度的加工，而曲面的几何形状往往较为复杂。
这就要求机器人在磨削过程中要有良好的重心控制能力和机器人末端的力传感能力，以保证磨削效果和加工精度。
2、均匀性和表面粗糙度的要求较高。
自由曲面的表面粗糙度往往比较高，需要经过多道磨削加工才能获得足够的光滑度。
而均匀性的要求也非常高，需要机器人在磨削时均匀施加力，保证工件表面的一致性。
3、加工环境要素复杂。
在机器人磨削自由曲面时，需要考虑工件的尺寸和形状以及机器人自身的动态特性。
同时，还需要考虑加工环境中的各种干扰因素，如电磁干扰、空气流动等。
因此，需要对机器人进行适当的防抖和干扰抑制措施。
二、柔顺控制研究机器人在磨削自由曲面时，需要具备柔顺控制能力。
柔顺控制主要是指机器人的力控制和位置控制能力。
力控制方面的主要目标是实现机器人机械臂与工件之间的柔性交互。
而位置控制方面，主要是实现在磨削过程中对机器人末端的准确位置控制。
柔性控制可以通过力传感器和控制算法来实现。
力传感器可以帮助机器人感知加工过程中的接触力和切削力，判断工具与工件表面的接触情况，从而实现柔性控制。
而控制算法则可以根据力传感器反馈的信息，通过动态调整电机控制器，实现机器人动态调节和精确控制。
另外，在机器人磨削自由曲面时，还需要考虑机器人的轨迹规划和运动控制。
轨迹规划方面需要考虑工件表面的几何形状和磨削参数等因素，从而生成符合加工要求的路径规划。
而运动控制方面，则需要实现对机器人各个关节的联动控制，以实现复杂曲面的磨削任务。
机器人灵巧手五指尖力力矩传感器的研究-刘宏
４微型五维指尖力／力矩传感器的数据采集系统
为了实现整个多指手的控制，我们采用了德国ｄｓＰＡｃＥ公司最新推出的基于双徽处理器的ＤＳｌｌ０３控制 板．控制板上的主微处理器是摩托罗拉公司的Ｐｏｗｅｒ ＰＣ ６０４ｅ，辅做处理器是德州公司制造的数字信号处理 嚣（Ｄ８Ｐ）芯片ＴＭＳ３２９Ｆ２４０．在这块控制板上，集成有Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ、Ｂｉｔ Ｉ／Ｏ、ＰＷＭ、ＲＳ４２２串行通讯等多个功能 模块，我们使用其中的１６位高速Ａ／Ｄ转换模块构成了微型五维指尖力／力矩传感器的数据采集硬件系统．该 控制板还提供了十分强尢的软件功能，用户既可以用ＶＣ＋＋语言来骗写实时应用程序，也可以通过 ＭＡｎ＾Ｂ的岛ＭＵＬＩＮＫ模块建立系统模型来自动生成蜜时应用程序．该控制扳的＾机界面非常＿好。用户可 以使用各种ＡｃｉｉｖｅＸ控件设计实验平台，给实时仿真和控翩提供了很大的方便．
圈３指尖力／力矩传感器数据采集定时 中断服务程序流程田
进行实时的跟踪和补偿．设“ｌ，“２，ｕ３，“４，“５分别是五个通道输出电压的Ａ／Ｄ转换值，ｒｅｆ是在同一时刻采样 所得副的参考电压值，则每次的测量值分别是：ｕＩ－－ｒｅｆ，ｕ２一ｒｅｆ，ｕ３一ｒｅ｛，ｕ４一ｒｅｆ·ｕ５一ｒｅｆ，所得到的测量值经 零位校正、数字低通滤波和温漂补偿之后，乘以标定矩阵从而得到五维力／力矩·
本文将介绍我们所研制的机器人灵巧手微型指尖力／力矩传感器，包括传感器的弹性体结构、运用表面贴 装技术设计的信号调理电路、基于ＰｏｗｅｒＰＣ的数据采集系统和数据处理系统，最后介绍基于最小二乘理论的 传感器静态标定．
２五维指尖力／力矩传感器简介
多指手指尖力／２矩传感器的主要性能要求是：设计紧凑，即重量轻、体积小；测量精度高；动态响应快．根 据设计要求，我们利用有限元方法在ＰｒｏＭｅｃｈａｎｌｃａｌ的环境下优化设计了矗维力／力矩传感器的弹性体机械 结构．为了实现传感器的低功耗和低漂移，我们采用了ＢＬＨ公司生产的做型高阻（阻值为５Ｋ左右）金属应变 片，组成五个应变测量半桥，将自行设计制作的信号调理电路内置于传蒋器的机械本体之中，实现了传感器的
模块化磁吸五指灵巧手结构设计与控制研究
模块化磁吸五指灵巧手结构设计与控制研究司成俊（长治职业技术学院机电系，山西长治046000）摘要针对目前五指灵巧手自由度低、拆装繁琐等问题，设计出一种模块化、易拆装、直驱式11自由度五指灵巧手。
通过永磁铁实现手指关节间的快速拆装，每个手指关节至少有±90°转动范围；通过对大拇指转动角度的特殊设计，可实现灵巧手左/右手模式直接切换以及双侧同时抓取。
通过3D打印制作了五指灵巧手样机。
针对灵巧手多传感器造成控制系统复杂的问题，提出采用电流反馈控制算法，通过对电机驱动电流进行信号采集和后处理，建立了电流-转角-指尖力之间的数学模型，并进行了抓取实验。
结果表明，设计的模块化灵巧手具有较强的抓取能力，并且通过电流反馈控制算法，可以实现对灵巧手运动状态和抓取力的控制，完成对目标物抓取操作。
关键词模块化磁吸关节电流反馈算法双侧抓取Study on the Structural Design and Control of Modular MagneticSuction Five-finger Dexterous HandSi Chengjun（Electromechanical Department，Changzhi Vocational and Technical College，Changzhi046000，China）Abstract In order to solve the problems of low freedom of five fingers dexterous hand and complicated disassembly and installation，a modular，easy disassembly and installation，direct drive11degrees of freedom five fingers dexterous hand is designed.Each finger joint has a rotation range of at least±90°.Through the spe‐cial design of the rotation angle of the thumb，the left/right hand mode of the dexterous hand can be directly switched and both sides can be grasped at the same time.A five-finger dexterous hand prototype is made through3D printing.Aiming at the complex control system caused by multiple sensors of the dexterous hand at present，the current feedback control algorithm is proposed，through signal acquisition and post-processing of the motor drive current，the mathematical model of current-rotation angle-fingertip force is established，and the grasping experiment is carried out.The results show that the designed modular dexterous hand has strong grasping ability，and the control algorithm of current feedback can control the movement state and grasping force of the dexterous hand，and complete the target grab operation.Key words Modular Magnetic suction joint Current feedback algorithm Double side grasp0引言灵巧手作为重要的人机交互工具之一，其在工业机器人和服务机器人中占据重要的地位。
柔性机器人与刚性机器人区别
柔性机器人与刚性机器人区别柔性机器人与刚性机器人区别柔性机器人是一种能够仿照人手臂的柔软度、速度和精度，用于协作和互动的机器人。
相比于传统机器人，柔性机器人的关节结构、传感器和控制算法都具有更高的灵活性和适应能力。
柔性机器人适用于工业自动化、医疗、服务机器人等多个领域。
柔性机器人的特点包括： 1. 柔性：柔性机器人使用柔性材料和可曲伸的关节，可以像人手臂一样柔顺地进行各种活动，能够适应工作环境的变化和复杂程度。
2. 精度：柔性机器人的运动精度非常高，可以实现微小操作和高精度加工。
3. 安全性：柔性机器人的柔性结构使其避免了刚性机器人在与人相关的任务中可能造成伤害的风险。
4. 应用范围广：柔性机器人适用于多种领域，如医疗、服务机器人、智能制造等。
刚性机器人是一种机器人的类型，它的特点在于其结构及运作方式不太灵活，机械臂和手爪较为坚硬并且比较具有结构性，一般可以在工业生产线等生产场景下，完成指定的重复性、高精度和高质量的生产任务。
刚性机器人的特点包括： 1. 较高的工作精度和重复性：刚性机器人可以非常准确地重复执行相同的操作任务，从而实现高精度生产。
2. 较强的承载能力：由于刚性机器人的结构坚硬，其承载能力比较强，可以承担较重的负荷。
3. 适用面广：刚性机器人不仅适用于制造业，还广泛应用于医疗、教育、服务业等不同领域。
4. 安装固定简单：刚性机器人的结构和操作模式比较固定，其安装和维护相对较为简单。
刚性机器人在诸如汽车制造、电子产品生产等生产场所一般可以执行行业标准的标准化操作，涵盖从理论规划到实际生产中各个阶段的工作任务，多应用于那些相对单一、重复性高的工作场景，例如挂上不同大小的机床上继而完成自加、切割、焊接、喷漆等加工任务，大大提高了制造效率和效益。
柔性机器人和刚性机器人都是机器人技术的一种，但二者的设计和应用有很大的区别。
1. 结构设计：就结构而言，刚性机器人一般采用关节连杆的设计结构，机器臂由多个关节构成，可进行多自由度的运动。
HIT机器人灵巧手手指及其阻抗控制的研究
力 ／ 矩 传 感器 、 指 一 维力 矩 传感 器 以及 基 关节 二 力 手 维 力 矩 传 感 器 等 。 传 感 器 的 布 置 及 弹 性 体 结 构 如 图２ 各 所 示 。 尖 力 ／力 矩 传 感 器 布 置 于 手 指 末 端 ， 接 感 知 指 直
中 心 （ Ｒ） 基 于 ＤＬ ｔ ＤＬ ， ＲＩ 和 ＤＬ Ｉ １合 作 研 制 的 仿 Ｒ Ｉｔ ，
人 灵 巧 ＿ Ｉ ５． 图 １ 示 ， ４ 相 同 结 构 的 手 指 ， Ｔ １如 ＿３ 所 有 个 共 具 有 １ 个 自由 度 ， 个 手 指 具 有 ４ 关 节 、 个 自由 度 ， ３ 每 个 ３
触 力 ， 现 稳 定 抓 取 是 多 指 操 作 研 究 重 要 的 内容 之 一 。 实 为 了解 决 多 指 手 抓 取 操 作 中对 任 意 作 用 力 的柔 性 要 求 与 位 置 控 制 及 机 构 刚 度 要 求 之 间 的 矛 盾 ， 多 指 手 对 使 接触 环境 具 有 柔顺 性 是 实 现 多指 灵巧 操 作 的关 键 。 阻
六维力／ 力矩 传 感 器作 为 力 反 馈 ， 实现 了笛 卡 尔空 间 的 阻抗 控 制 。 关键 词 ： Ｉ 巧 手 ＨＴ灵 力 ／ 矩传 感 器 力 阻抗 控 制 文 献 标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０— ９ ８ ２ ０ ）７—０ ０ ０ １０ ４ ９ （０ ８ ０ ０ ５— ４
实 现物 体 的期 望 运 动进 行 各 －指 的位置 控 制 ； 一 方 Ｙ － 另
面 ， 取 的 一 个 重 要 特 征 是 各 手 指 与 物 体 间 存 在 作 用 抓
力 。 置控 制是 实施力 控 制 的前提 ， 力 控制 则是 实现 位 而
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Ａ ｓ ａ ｔＡ ｍ ｌｎｅ ｏｔ ｌ ｅ ｏ ｅｃｂｄｆｒｈ ａｅ ｏ ｔ ｆｏ ｏ ｄｘ ｒｕ ｎ ｅ Ｔ ｅ ａｅｏｎ ｈ ｏ ｂ ｔ ｃ： ｃ ｐｉ ｃ ｎ ｏ ｍ ｔ ｄｉｄｓｒ ｅ ｅｂｓ ｉ ｂｔ ｅｔ ｏ ｓ ｇ￣． ｈ ｓ ｉ ａ ｔ ｒ ｏ ａ ｃ ｒ ｈ Ｓ ｉ ｏｔ ｊｎ ｏ ｒ ｅ ｉ ｆ ｂ ｊ ｔｓ ｗ
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十 ＋
／ ） Ｋｐ ＋ ０ ＋ ｔ ｈａ ） （ｄ ， ｄ ＝ ＫＯｅ “ 。 ｎ（・ ＋ Ｏ） ｃ ａ
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（ ５ ）
当检测力矩超过设定的力矩阈值时， 关节从位置控 制模式切换到力控制模式。为了抑制积分饱和 ， 在力控
４ 基关 节的混合位置／ 力矩控 制
在 Ｈ ＴＤ Ｒ手 中 ， 关节 有外展／ 和伸 展／ 曲 Ｉ／ Ｌ 基 内收 翘
力补偿项 ， 根据手指的动力学方程可以得到重力项的表 达式 ；＂… ＝ ｔ ｈａ ） 。 “ ａ （ ． 是用于摩擦力补偿的 Ｓ Ｎ ｎ ＲＦ 项。 和 “ 分别表示关节做正向和反向运动时最大静
２１ 第８ 第６ 年 ８期 ０卷 １ 月
中国科技论文在线
Ｓ Ｉ Ｎ Ｐ Ｐ Ｒ ＯＮＬＮＥ Ｃ Ｅ ＣＥ Ａ Ｅ Ｉ
Ｖ１ ｏ ｏ６ Ｎ ８
Ａ ｕｇ ２ ０１１
机 器人 灵巧手指基关节 柔顺控制
姜 力 ， 陈 栋 金
（ 尔滨 工业 大 学机 器人 技 术 与 系统 国家重 点 实验 室 ，哈 尔滨 １０ ８ ） 哈 ５ ０ ０ 摘 要 ：研究了 基于混合位置／ 力矩控制策略的 机器人灵巧手指基关节的柔顺控制方法。该基关节有 ２个 自由度， 运
动轴线垂直相交。 自 在 由空间中 和约束空间的 位置控制方向上， 采用具有鲁棒性平滑非线性反馈（ Ｎ ） Ｓ Ｆ￣补偿器的Ｐ Ｒ Ｄ 位置控制算法实现精确、 平滑的轨迹跟踪； 在约束空间的 力控制上， 采用改进的纯积分力控制算法实现精确 的 力控制。
该算法具有计算量小和精度高的特点。１ＨＩ／ Ｒ ￣ ） ＴＤＬ 灵巧手为对象进行了实验 ，结果验证 了该控制方法的有效性。 关键 词 ：机器人 ；柔顺控制；灵巧手指 ；关节；位置控制；力控制
工作环境具有一定的 自适应能力和顺从能力。因此 ， 柔
顺控 制是 实现机 器人 及其 灵巧手 操作 的重要 问题 。 由于
Ｇ ｆＩ ｉ ｕ１
。 在国内， 哈尔滨工业大学与德国宇航中心
大多数机器人灵巧手采用了集中式控制系统结构， 即使
联合 研制了具有 多种感知功能 的机器人灵巧手一 一 Ｈ ＴＤ Ｒ手［－ 。 Ｉ／ Ｌ １１ ０１ ］ 当机器人及其灵巧手在抓握和操作物体 、 执行与环
２ 个自由度 ，通过差动机构，由２个驱动器进行驱动。 当在关节空间中设计基关节控制器时， 控制器输出的控
制量是在关节空间内进行描述的 ， 根据式（） ４可以把该控 制量变换到驱动空间 ， 作为电机的驱动信号。由于 ２个
电机在运动特陛和机构摩擦特性等方面存在差异， 这种 平均分配控制量的方法不能精确地实现基关节 ２ 个自由 度的期望运动和力矩。 针对这个问题， 笔者提出了一种 基关节的混合位置／ 力矩控制策略 ，如图 ３ 所示。
ｄ ｇｅ ｓｏ ｒｅｄｏ ａ ｄ ｔ ｏ ｍｏ ｏ ｘ ｓｃｏ ｓｏ ｔｏ ｏ ａｌ ｔｏ ｅｐ ｉｔ Ｉ ｅ ｆｅ ｐ ｃ ｎ ｈ ｏ ｉ ｏ —ｏ ｔｏｌｄ ｅ ｒｅ ｆｆ ｅ ｍ ｔ ｎ ａ ｅ ｒ ｓ ｒ ｇ ｎ ｌ ａ ｎ ｏｎ ． ｎ ｔ ｒｅ ｓ ａ ｅ ａ ｄ ｉ ｔ ｅｐ ｓｔ ｎ ｃ ｎｒ ｌ ｎ ｗ ｉ ｈ ｙ ｈ ｎ ｉ ｅ
作者简介 ：姜￣（９０ ） １７ 一 ，男，教授 ，主要研究方 向：多指手操作控制和生机 电一体 化技 术，ｊｎ ｌｌ ｉｅｕ Ｄ ｉ ｇ Ｏ＠ｈ ． ．． ａ ｉ ｔｄ Ｃ
蠢
２ 具有 Ｓ Ｒ Ｎ Ｆ的 Ｐ Ｄ位置控制算法
机人巧指关柔控 器灵手基节顺制
３ 改进 的纯积分力控制算法
Ｋｅ ｏ ｄ ：ｏ ｏ ；ｃｍｐ ａｃ ｃｎ ｏ；ｄｘｅ ｕ ｇｒ； ｏ ｔ；ｐｓｉ ｎ ｏ；ｆ ｃ ｃｎ ｏ ｙｗ ｒ ｓ ｒｂｔ ｏ ｌ ｅ ｏｔ ｌ ｅｔ ｏｓｉ ｅ ｊｉ ｓ ｉ ｒ ｎ ｒ ｆ ｓ ｎ ｎ ｓ ｏｉ ｎ ｏｔ ｌ ｏ ｅ 执行器对于机器人智能 化水平和作业水平 的 提高是非常重要的 。自２ 世纪 ８ 年代以来 ， ０ ０ 具有多自
Ｊ ｎ ｉ ｈ ｎ ｎｊ ｉ ｇ ，Ｃ ｅ ｇ ｎ ａ Ｌ Ｄｏ ｉ （ｔｔＫ ｙＬ ｂ ｒｔｒ Ｒ ｂ ｔ ｓ ｎ ｓ ｍ ， ｒｉ Ｉｓ ｔｔｏ ｅｈ ｏｏｙ Ｈ ｒ ｉ １０ ８ ， ｈｎ ） Ｓａｅ ｅ ａ ｏａｏｙｏ ｏ ｏｉ ｄＳ ｔ ｓＨａｂｎ ｎｔｕ ｃ ｎ ｌ ， ａｂｎ ０ ０ Ｃ ｉａ ｆ ｃａ ｙ ｅ ｉ ｅ ｆＴ ｇ ５
在图３ 所示的基关节混合位置／ 力矩控制系统中，
［－ ｒ ｒ ］ ， 和 ［ ， ］ ２ １ 分别是基关节的目标位置向
量和 目标力 矩 向量 ；Ｏ ￣Ｏｄｏ ］ ｄ［ｌ ２ ￣ ＝ 乃１ ］ 别是 ，ａ ［ ， 分
基关节的期望位置向量和期望力矩向量 ；
， ］ 和
死＝ ，列 分别是基关节的实际位置向量和实际力矩向 ［ 量 ；Ｕｆ ， ｃ 叩分别是力矩控制器和位置控制器的输 出向 ，
摩擦力所对应的控制量，其数值通过实验得到。ｓ是一
个很小的正数 ， 用来保证关节的驱动力矩大于其静摩擦 力 ， 使 关 节 向 参 考 位 置 运 动 。 双 曲 正 切 函 数
ｄ
Ｘ
△ 一
Ｙ ａｈ ） — 。ａ ０ ＝ｔ （ ＝ ｎｘ ＞ 是改变函数形状的常量，称
ｅ ’上 ｅ 一
ｄｒｃｉｎｏ ｔｅｃｎ ｔ ｉｅ ａｅ ａＰ ｃ ｎｒｌ ｒ ｔ ｏｈｎ ｎ１ ｅ ｒｏ ｕ ｔｅｄ ａ ｋ（Ｒｌ ）Ｓ ｓｄｔ ａｉ ｃｕａ ｉ ｔ ｆｈ ｏ ｓ ａｎ ｄｓ ｃ ， Ｄ ｔ ｌ ｈ ｓ ｔ ｏ ．ｎ ａ ｂ ｓ ｆｅ ｂ ｃ Ｓ 、 ｉ ｕｅ ｒ ｌ ｅａｃ ｒｔ ｅ ｏ ｒ ｐ ｏ ｏ ｅ ｗｉ ｍｏ ｉ ｒ Ｊ Ｆ ｏｅ ｚ ｅ
境相接触的复杂作业时， 在约束环境 中机器人需要具有
用一个微处理器实现多自由度的控制， 因此多指手的柔 顺控制算法不仅应具有较高的精度和稳定性 ， 而且应该 具有较小的计算量和较好的实时应用性。
位置／ 力混合控制是由 Ｒ ｉ ｒ和 Ｃａ ａｅ ｂｔ ｒ ｇ提出的一种 ｉ
收稿 日期 ：２ １－７０ ０ １０—４ 基金项 目： 新世纪优秀人才支持计划资助项 目（ Ｃ Ｔ ９０ ５ ） 国家高技术研究发展计划资助项 目（ｏ ９ Ａ ４ ８ ３ ； Ｎ Ｅ － —０ ６ ； ０ ２ ０Ａ ０ ３ Ｏ ） 哈尔滨 市科 技创新人才基金资助项 目（ Ｃ ０ ７ Ｒ ２ ０ ＱＮ０ ６ １） ０ ０ ２
ｃ ｎ ｏｌｒｉ ｕ ｌ ｅ ｃ ｕａ ｅｆｒ ｅｔ ｃ ｉｇ． ｅｐ ｏ ｏ ｅ ｌｏ ｔｍ ｅ ｔｒｓｌｗ ｏ ｐ ｔｔ ｎ ｌ ｏ ｔａ ｄｈ【 ａ ｃ ｒｃ ｏ ｔ ｌ ｔ ｉ ｄ ｔ ａ ｃ ｒｔ ｃ ａ ｋｎ Ｔｈ ｒｐ ｓ ｄａｇ ｒ ｈ ｆａｕ ｅ ｏ ｃ ｍ ｕａｉ ａ ｓ ｉ ｒ ｅ ｓ ｉｚ ｏ ｏ ｒ ｉ ｏ ｃ ｎ ｃ ｕ ａ ｙ
５０ ５
中国 科 技 论 文 在 线 Ｓ Ｅ Ｅ Ａ Ｅ ＬＮ ＣＩＮＣ Ｐ Ｐ ＲＯＮ Ｉ Ｅ
第６ 第８ 卷 期
２１ ０ １年 ８月
量 ； 和 “ 分别 是在 关节空 间和驱 动空 间 内描述 的控 制 向量 ； Ｎ ＝ ｌ ｋｉ （ ｎ， ｎ） 减速 比矩阵 ，这 里 ｂ ｃｄ ｇ１ ｌ／２ 是 ｏ ａ ／ １ １ ２３８ ＝ ＝ １； ” ， 别是 电机 的位置和 速度 向量 ； ， ０ 分
，● ● 、 【 ● ， ●
Ｖ ｐ 等＿认为， ｏｌ Ｊ ｅ 卅 纯积分控制是最好的力控制策略。 笔者
摩擦力模型知识较少、 计算量较小的位置控制算法， 使
采用一种改进的纯积分力控制方法 ， 控制律如下 ：
基关节的运动精度满足多指操作要求 。采用的具有 ＝ ＝ Ｐ Ｄ结构的位置控制算法为
５ ４ ９
当机器 人灵巧 手与 物体 没有发 生接触 时 ， 要采 用 需 位 置控 制算 法使手 指沿 着期望 轨迹 到达期望 位置 ， 摩擦 ｍ
Ｓ
当机器人灵巧手与被抓握物体发生接触或者在操作
过程 中 ，采 用力控 制方法 实现约束 空间 中的柔顺 控制 。
力是影响手指运动精度的主要因素。 笔者采用一种所需 ＝
制算法 式（） 期望 力矩 乃 进 行轨 迹插补 。为了保证 ７中对
（ｄ≥ ０ ； ｏ １ （ｄ＜０ 。 Ｏ ）
从自由空间向约束空间过渡的平滑性和连续性 ， 在式（ ７ ） 中引入了控制模式切换时刻的位置控制器输出量 Ｕ ， ｎ
式中： 。 是位置控制器输出的控制量 ； 和 分别是
为形状因子 ，其大小直接影响曲线的斜率。
图 ３ 基 关 节 的 混合 位 置／ 矩控 制 系统 框 图 力
Ｆｇ ３ Ｂｏ ｋｄａｒｍ ｆ ｙ ｒ ｏｉｏ ／ ｒｕ ｏ ｔ ｌｙｔｍ ｆｒｈ ａｅ ｏｎ ｉ． ｌｃ ｉ ａ ｏ ｈ ｂｉ ｐ ｓ ｉｎ ｏｑ ｅ ｎｒ ｓ ｅ ｓ ｉｔ ｇ ａ ｄ ｔ ｔ ｃ ｏｓ ｅ ｏ ｔ ｂ ｊ
由度的机器人多指灵巧手成为智能机器人领域的一个 重要研究方向，出现了多个具有代表性的研究成果 ， 如
Ｕａ／ － 手 、Ｓ ｎｏｄ Ｐ 手 、Ｄ Ｒ 手 、Ｎ Ｓ 手和 ｔ ＭＩ ｈ Ｔ ｔ ｆｒ／ Ｌ ａ Ｊ Ｌ ＡＡ
较大的柔性和产生任意期望力的能力 ， 在自由空间中机
器人需要具有较高的刚度和运动精度。 解决这 一矛盾的 关键是使机器人对于不同的工作环境具有柔顺性 ， 即对