以接触感知控制缓解对无碰撞规划的依赖

我们认为机器人运动规划的未来将与今天大不相同：运动规划不应是依赖对环境感知与估计且脆弱的复杂避碰轨迹，而应由平滑、简单的轨迹组成，并由不惧怕接触的机器人执行。本文提出一种“接触感知”控制器，其在发生意外碰撞时仍能继续执行给定轨迹，同时保持接触力稳定且微小。我们引入了一种二次规划（QP）公式，其在准静态动力学与接触力约束下最小化轨迹跟踪误差。与经典的零空间投影技术相比，所提QP控制器中对接触力的不等式约束使得机器人在脱离接触时能够更平缓地释放。在准静态动力学模型中，控制动作仅由指令关节位置构成，使得QP控制器可在仅进行刚度控制、无直接力矩控制接口且无精确动力学模型的机器人上运行。所提QP控制器的有效性在KUKA iiwa机械臂上得到了验证。