阻抗和导纳控制

最新推荐文章于 2025-05-31 19:25:12 发布

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文章标签：机器人

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导纳控制和阻抗控制之间的主要区别在于，前者在测量力之后控制运动，而后者在测量运动或与设定点的偏差之后控制力（Lammertse，2004）。

阻抗控制设备通常用于手动触觉和遥控操作显示器。导纳控制更常用于全身型（例如可穿戴机器人）和重型（例如工业）的大型不可反向驱动高摩擦设备中。这种差异主要是由于设计具有开环力产生的充分执行阻抗控制装置的容易性。它避免了使用力传感器的需要，力传感器通常是昂贵的并且对漂移和温度变化敏感，并且不需要机器人的刚性机械结构，这对于闭环力控制系统是优选的。这种阻抗控制方法的缺点是器件本身的剩余寄生动力学和摩擦效应的干扰“感觉”（亚当斯和汉纳福德，1999）。因此，这些阻抗装置通常被设计成重量轻并且具有低摩擦。如果阻抗控制力的产生是开环的，则该装置对反冲和传动系统的灵活性具有高度宽容性。

如果在阻抗控制器中使用显式力控制，即具有力反馈的阻抗控制（亚当斯和汉纳福德，1999; Carignan和Cleary，2000; Faulring等人，2007年），系统的寄生动力学被高度抑制。然而，低频谐振模式和反冲将使系统不稳定（亚当斯和汉纳福德，1999）。通过阻抗控制实现力的闭环控制，通过导纳控制实现运动的闭环控制，从而更好地逼近虚拟动力学。力传感器和作动器可能的非配置限制了阻抗控制中可实现的力控制带宽。这在导纳控制中不是问题，因为致动器和速度传感器通常并置，尽管这样的内部灵活性允许不太鲁棒的耦合稳定性和虚拟动态的降低的近似。可实现的表观动态或z-宽度的范围（Colgate和Brown，1994）对于导纳控制比对于阻抗控制更高（亚当斯和汉纳福德，1999; Faulring等人，2007年）。