[发明专利]一种空间机械臂位置力混合控制方法

摘要

一种空间机械臂位置力混合控制方法，是一种笛卡尔空间和关节空间相结合的双回路控制方法。相比于基于整体模型的传统控制方法存在的过渡过程振荡和算法复杂性问题，本发明将位置/力混合控制问题分解为笛卡尔空间的规划问题和关节空间的控制问题，给出笛卡尔空间到关节空间的位置/力运动学规划和关节空间的动力学控制，组成内外回路控制系统，实现对机械臂末端自由空间的位置控制和受环境约束空间的接触力控制。对7自由度冗余机械臂的仿真结果证实了方法简单、有效、易于工程实现。

主权项

1.一种空间机械臂位置力混合控制方法，其特征在于步骤如下：（1）建立机械臂动力学模型为其中，q∈Rⁿ为关节角，和分别为q的二阶导数和一阶导数，M(q)∈R^n×n为关节空间的惯性矩阵，为离心力和科氏力耦合效应，τ∈Rⁿ为关节驱动力矩，F∈R⁶为机械臂末端在笛卡儿空间的广义力，环境自由度n>6，冗余自由度为n-6，J(q)∈R^6×n为雅克比矩阵；（2）通过位置和力运动规划算法得到机械臂末端从笛卡尔空间到关节空间的逆向运动学结果，该逆向运动学结果即为关节角指令；（3）通过关节角运动控制算法进行机械臂动力学特性的补偿，实现对所述关节角指令的跟踪控制；（4）由机械臂动力学模型、位置和力运动规划算法以及关节角运动控制算法组成内外回路位置/力混合控制系统，实现对所述空间机械臂位置力混合控制。