上海交通大学学报(自然版) ›› 2019, Vol. 53 ›› Issue (3): 341-347.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.03.012
张建军,刘卫东,李乐,程瑞锋,郑海峰
出版日期:2019-03-28
发布日期:2019-03-28
通讯作者:
刘卫东,男,教授,博士生导师,电话(Tel.):029-88492193; E-mail: liuwd@nwpu.edu.cn.
作者简介:张建军(1983-),男,河南省周口市人,博士生,主要从事水下机械手控制及遥操作研究.
基金资助:ZHANG Jianjun,LIU Weidong,LI Le,CHENG Ruifeng,ZHENG Haifeng
Online:2019-03-28
Published:2019-03-28
摘要: 为了满足水下机械手在未知环境下对目标抓取的多样性,保证抓住、抓牢并最大限度地避免目标损伤,提出了自适应阻抗控制方法.构建了基于位置的阻抗模型的力跟踪控制系统,采用递推最小二乘法辨识目标的阻抗参数,根据阻抗参数与机械手的运动特征,利用模糊推理方法在线调整抓取力的期望值,并根据期望抓取力与实际抓取力的误差设计自适应比例-积分-微分(PID)控制器来调整期望位置,以实现在跟踪目标位置的同时对期望抓取力信号的跟踪,并利用MATLAB/Simulink软件平台进行仿真实验.结果表明:自适应阻抗控制方法在自由空间和约束空间均具有良好的力、位移的跟踪性能;对期望抓取力的实时调整满足抓取目标的多样性,期望位置的自适应调整能够实现对期望抓取力的跟踪.
中图分类号:
张建军,刘卫东,李乐,程瑞锋,郑海峰. 未知环境下水下机械手智能抓取的自适应阻抗控制[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2019, 53(3): 341-347.
ZHANG Jianjun,LIU Weidong,LI Le,CHENG Ruifeng,ZHENG Haifeng. Adaptive Impedance Control for Underwater Manipulator Intelligent Grasping in Unknown Environment[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2019, 53(3): 341-347.
| [1]MEHDI H, BOUBAKER O. Robust impedance control-based Lyapunov-Hamiltonian approach for constrained robots[J]. International Journal of Advanced Robotic Systems, 2015(12): 190-202. [2]姬伟, 罗大伟, 李俊乐, 等. 果蔬采摘机器人末端执行器的柔顺抓取力控制[J]. 农业工程学报, 2014, 30(9): 19-26. JI Wei, LUO Dawei, LI Junle, et al. Compliance grasp force control for end-effector of fruit-vegetable picking robot[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2014, 30(9): 19-26. [3]文忠, 钱晋武, 沈林勇, 等. 基于阻抗控制的步行康复训练机器人的轨迹自适应[J]. 机器人, 2011, 33(2): 142-149. WEN Zhong, QIAN Jinwu, SHEN Linyong, et al. Trajectory adaptation for impedance control based walking rehabilitation training robot [J]. Robot, 2011, 33(2): 142-149. [4]ROVEDA L, IANNACCI N, VICENTINI F, et al. Optimal impedance force-tracking control design with impact formulation for interaction tasks[J]. IEEE Robotics and Automation Letters, 2016, 1(1): 130-136. [5]HOGAN N. Impedance control: An approach to manipulation[C]//American Control Conference. San Diego, USA: IEEE, 1984: 304-313. [6]JUNG S, HSIA T C, BONITZ R G. Force tracking impedance control for robot manipulators with an unknown environment: Theory, simulation, and experiment[J]. The International Journal of Robotics Research, 2001, 20(9): 765-774. [7]王学林, 肖永飞, 毕淑慧, 等. 机器人柔性抓取试验平台的设计与抓持力跟踪阻抗控制[J]. 农业工程学报, 2015, 31(1): 58-63. WANG Xuelin, XIAO Yongfei, BI Shuhui, et al. Design of test platform for robot flexible grasping and grasping force tracking impedance control[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2015, 31(1): 58-63. [8]DONG J H, SANG O S, LEE J, et al. High speed trot-running: Implementation of a hierarchical controller using proprioceptive impedance control on the MIT cheetah[J]. International Journal of Robotics Research, 2014, 33(11): 1417-1445. [9]李杰, 韦庆, 常文森, 等. 基于阻抗控制的自适应力跟踪方法[J]. 机器人, 1999, 21(1): 23-29. LI Jie, WEI Qing, CHANG Wensen, et al. Adaptive force tracking in impedance control[J]. Robot, 1999, 21(1): 23-29. [10]朱雅光, 金波, 李伟. 基于自适应-模糊控制的六足机器人单腿柔顺控制[J]. 浙江大学学报(工学版), 2014, 48(8): 1419-1426. ZHU Yaguang, JIN Bo, LI Wei. Leg compliance control of hexapod robot based on adaptive-fuzzy control[J]. Journal of Zhejiang University (Engineering Science), 2014, 48(8): 1419-1426. [11]张永昌, 蔡倩, 彭玉宾, 等. 带参数辨识功能的三电平变换器高效模型预测控制方法[J]. 电气工程学报, 2018, 13(4): 1-10. ZHANG Yongchang, CAI Qian, PENG Yubin, et al. An efficient model predictive control for three-level converters with the function of parameter identification[J]. Journal of Electrical Engineering, 2018, 13(4): 1-10. [12]徐国政, 宋爱国, 李会军. 基于模糊推理的上肢康复机器人自适应阻抗控制[J]. 东南大学学报(自然科学版), 2009, 39(1): 156-160. XU Guozheng, SONG Aiguo, LI Huijun. Fuzzy-based adaptive impedance control for upper-limb rehabilitation robot[J]. Journal of Southeast University (Natural Science Edition), 2009, 39(1): 156-160. [13]SERAJI H. Adaptive admittance control: An approach to explicit force control in compliant motion[C]//IEEE International Conference on Robotics and Automation. San Diego, USA: IEEE, 2002: 2705-2712. |
| [1] | . 考虑碳排放的船舶舾装托盘配送路径优化方法研究[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2026, 31(2): 440-457. |
| [2] | 吴勇华, 梅颖, 卢诚波. 基于增量加权的概念漂移数据流分类算法[J]. 上海交通大学学报, 2026, 60(1): 112-122. |
| [3] | . 类间隙滞后非线性系统复合双通道干扰估计自适应控制器设计[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2026, 31(1): 106-116. |
| [4] | . 基于输入映射及事件触发自适应策略的刚柔混合机械臂模型预测控制[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2026, 31(1): 36-47. |
| [5] | 刘琦, 贺轶斐, 顾铭, 陈梓浩, 李昀豪, 汪涛. 基于密度聚类的毫米波雷达目标点云杂点去除技术[J]. 空天防御, 2026, 9(1): 63-72. |
| [6] | 宋梓豪, 魏汉迪, 肖龙飞, 等. 复杂扰动下水面拖曳体直线航迹跟踪控制[J]. 海洋工程装备与技术, 2026, 13(1): 34-45. |
| [7] | 樊星, 葛菲, 贾文文, 肖方伟. 基于多属性自适应聚合网络架构的车辆重识别[J]. 上海交通大学学报, 2026, 60(1): 123-132. |
| [8] | 王语阳, 张琛, 张宇, 王一鸣, 许颇, 蔡旭. 提升弱网有功稳定输出能力的光伏逆变器Q-V下垂系数在线调整方法[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(6): 845-856. |
| [9] | . 基于自适应鲁棒扩展卡尔曼滤波器的北斗三号PPP-B2b性能综合分析[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2025, 30(6): 1208-1219. |
| [10] | 包家汉, 孙德尚, 黄建中, 胡政. 基于自适应阈值的型钢精确角点FAST检测算法[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(5): 691-702. |
| [11] | . 基于CEEMDAN 和 GRU的停车位预测[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2025, 30(5): 962-975. |
| [12] | . MAGPNet: 基于多域注意力引导的红外弱小目标检测网络[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2025, 30(5): 935-951. |
| [13] | 薛昂, 姜恩宇, 张文涛, 林顺富, 米阳. 基于窗口自注意力网络与YOLOv5融合的输电线路通道异物检测[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(3): 413-423. |
| [14] | 李扬, 张显涛, 肖龙飞. 自适应双稳态浮子式波浪能发电装置在不规则波中的参数控制[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(3): 293-302. |
| [15] | 缪雨衡, 李如飞, 鄂斌, 王小刚, 崔乃刚. 基于自适应CPM的高超声速飞行器滑翔弹道优化[J]. 空天防御, 2025, 8(3): 123-131. |
| 阅读次数 | ||||||
|
全文 |
|
|||||
|
摘要 |
|
|||||