准静态滑推模型的微分平整性及其在控制中的应用

本文研究了平面滑推-推器系统的动态特性，这些系统作为操纵任务中的运动原语。为此，我们在准静态假设并忽略接触摩擦力的条件下，采用极限面方法构建微分运动学模型。准静态模型适用于通用的滑块形状和圆形推器几何形状，使系统能够实现微分运动学表示。从该模型出发，我们分析了微分平整性——一种有利于控制合成和规划的属性——发现具有多边形滑块和圆形推器的滑推系统 exhibits 以质心为平坡输出的平整性。利用这一属性，我们提出了两种控制策略，用于轨迹跟踪：级联准静态反馈策略和动态反馈线性化方法。我们通过包含扰动模型和输入噪声的闭环仿真，以及使用带有指纹式推器和基于视觉的状态检测的实验结果进行验证。实际实验确认了仿真效果，突显了所提出方法的适用性。