改进的混合阻抗控制仿真平台——泛海三江消防主机9000系列使用手册

简介：
本手册详述了改进的混合阻抗控制仿真平台在泛海三江消防主机9000系列中的应用，提供详细的安装、配置及操作指南。 4.3 增强混合阻抗控制仿真平台 混合阻抗控制系统主要由位置控制内环和力外环组成。在Simulink中搭建七自由度空间机械臂的混合阻抗控制系统，其中包括轨迹规划、增强混合阻抗控制器（HIC）、误差修正模块（ERC）、关节层控制器、机械臂正向动力学计算模块、正向运动学模块以及环境模型等部分。 如图4-2所示，力外环通过目标阻抗计算出增广任务的目标加速度。该目标加速度间接反映位置控制子空间的机械臂位置和力控制子空间跟踪力的情况。与一般的位置控制不同的是，基于增强混合阻抗控制的位置内环本质上是追踪期望的增广任务目标加速度，并通过加速度的变化来调整机械臂与环境之间的交互力。 在仿真过程中由于没有传感器，因此对于关节角度和角速度等信息，需用正向动力学计算的结果模拟电机码盘或旋转变压器测量出的数据。机械臂末端的实际位置由正向运动学模块计算得出；额外任务的完成情况同样通过当前关节角度求解得到。此外，在仿真中由于没有实际六维力传感器来检测接触力，因此需要借助环境模型近似估算。 对于冗余机械臂的增强混合阻抗控制而言，其位置内环追踪期望加速度以实现精确的位置控制目的。在这一过程中采用了基于加速度级别的冗余分解策略，区别于常规的速度级别方法的是，在这种情况下没有对关节速度进行限制从而可能产生自运动现象；而在力控制过程中的自运动则会影响整体的控制效果，因此需要加以限制。 为了抑制机械臂的自运动影响，引入了保持恒定臂角的任务。由于臂角可以明确表示出机械臂自身的移动情况，在Simulink中建立增强混合阻抗控制仿真系统如图4-3和图4-4所示。