基于 SE(3) 机器人操作机臂的统一力-阻抗控制的几何公式
机器人学
2025-07-17 v2 系统与控制
系统与控制
摘要
本文提出了一种基于 SE(3 流形的阻抗控制框架，能够实现力量跟踪并保证被动性。基于统一力-阻抗控制 (UFIC) 及我们先前工作中的几何阻抗控制 (GIC)，我们开发了几何统一力阻抗控制 (GUFIC)，以几何学视角考虑 SE(3) 流形结构来构建控制公式。正如 UFIC 所述，GUFIC 利用能量储罐增强来实现力跟踪和阻抗控制，以保证操作机臂相对于外部力量的被动性。这确保了末端执行器在与不确定环境进行安全接触互动时能够跟踪期望的相互作用力。此外，我们通过引入速度场和力场解决了 UFIC 公式中的非因果实现问题。由于其在 SE(3) 上的公式化，所提出的 GUFIC 继承了 GIC 所具有的 SE(3) 不变性和等价性良好特性，这有助于在将学习算法纳入控制律以提高机器学习应用中的样本效率。该提出的控制律在仿真环境中通过需要跟踪包含位置和姿态的 SE(3) 轨迹并对表面施加力量的情景进行验证。代码已公开于 https://github.com/Joohwan-Seo/GUFIC_mujoco。
引用
@article{arxiv.2504.17080,
title = {Geometric Formulation of Unified Force-Impedance Control on SE(3) for Robotic Manipulators},
author = {Joohwan Seo and Nikhil Potu Surya Prakash and Soomi Lee and Arvind Kruthiventy and Megan Teng and Jongeun Choi and Roberto Horowitz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.17080},
year = {2025}
}