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協(xié)作機(jī)器人的高動(dòng)態(tài)響應(yīng)與柔順交互能力，對(duì)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的精密作業(yè)至關(guān)重要。在沖擊鉚接、電阻點(diǎn)焊或精密軸孔裝配等應(yīng)用場(chǎng)景中，機(jī)器人往往需要具備低阻尼、高剛度的阻抗特性，以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的敏捷響應(yīng)。然而，受制于模型不確定性和外部擾動(dòng)，傳統(tǒng)的阻抗控制方法在面向低阻尼阻抗渲染需求時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)可靠力跟蹤，引發(fā)系統(tǒng)振蕩甚至失穩(wěn)，限制了其在實(shí)際工業(yè)中的應(yīng)用范圍。

近日，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所等，提出了基于偏置滑模面的協(xié)作機(jī)器人自適應(yīng)躍度控制方法，解決了低阻尼阻抗渲染需求下的控制穩(wěn)定性難題。該方法通過(guò)接觸力反饋和復(fù)合運(yùn)動(dòng)誤差，實(shí)時(shí)表征力—位耦合特性的動(dòng)態(tài)變化，構(gòu)建了包含力沖量項(xiàng)的偏置滑模面，從而在欠阻尼的情況下也能準(zhǔn)確估計(jì)力偏差；利用魯棒誤差積分策略對(duì)系統(tǒng)躍度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了力偏差的指數(shù)衰減；在此基礎(chǔ)上，提出了基于力偏差范數(shù)的增益自適應(yīng)律，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整滑模增益，抑制了控制信號(hào)的抖動(dòng)，并避免了傳統(tǒng)方法中因速度誤差與力偏差方向相反導(dǎo)致的系統(tǒng)失穩(wěn)問(wèn)題。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法處理快速時(shí)變環(huán)境交互任務(wù)時(shí)，在力跟蹤精度和接觸穩(wěn)定性方面具有優(yōu)勢(shì)，并擴(kuò)大了阻抗參數(shù)的許用范圍。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《IEEE工業(yè)電子匯刊》（IEEE Transactions on Industrial Electronics）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金等的支持。

控制流程圖