飞行机械臂系统的接触力控制

• Published in: 控制理论与应用 Vol. 37; no. 1; pp. 59 - 68
• Main Authors: 孟祥冬, 何玉庆, 张宏达, 杨丽英, 谷丰, 韩建达
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国科学院大学,北京100049%中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,辽宁沈阳110016 2020; 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,辽宁沈阳110016; 中国科学院机器人与智能制造创新研究院,辽宁沈阳110016; 广州中国科学院沈阳自动化研究所分所,广东广州511458%中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,辽宁沈阳110016
• Subjects: 阻抗控制; 接触力控制; 飞行机械臂; 接触操作; 弹簧-质量-阻尼系统
• ISSN: 1000-8152
• DOI: 10.7641/CTA.2019.80663

针对飞行机械臂系统的接触力控制问题,本文首先从理论上证明了闭环无人机系统具有与弹簧-质量-阻尼系统一致的动态特性.基于飞行机械臂接触状态下力的分析,得到了无人机水平前向接触力与系统重力和俯仰角之间的动态关系,进而分析出接触力控制可以不使用力传感器来实现.根据阻抗控制思想,提出了飞行机械臂系统接触力控制方法,即通过同时控制位置偏差和对应姿态角度来实现接触力的控制.给出了单自由度飞行机械臂系统动力学模型,对应分析出系统的稳定性.开发了基于四旋翼飞行器的单自由度飞行机械臂系统,并进行了实际的飞行实验,验证了所提出接触力控制方法的有效性,同时也证实了所开发系统的可靠性.