基于脊索张力优化的无模型空间连续操作器
机器人学
2025-12-09 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
连续操作器在受限和障碍丰富的环境中具有内在的灵活性和安全几何顺从性。然而，其无限维脊索变形、未建模的内部摩擦以及与配置相关的刚性基本限制了基于模型的运动学公式的可靠性，导致Jacobian预测不准、人造奇点和不稳定的驱动行为。为了克服这些限制，本文提出了完整的无模型控制框架，通过经验初始化的Jacobian进行在线微分凸优化来绕过运动学建模。通过实时二次规划计算执行器增量，同时施加张力 slack 规避和几何限制。本文引入脊索张力优化项以调节轴向加载并抑制共激活压缩。该框架在圆形、五边形和正方形轨迹上进行验证，展示了平滑收敛、稳定的张力演化以及亚毫米的稳态精度，无需任何模型校准或参数识别。这些结果表明，所提出的控制器是受限环境下基于模型的连续操作的可扩展替代方案。
关键词
引用
@article{arxiv.2512.06754,
title = {Model-Less Feedback Control of Space-based Continuum Manipulators using Backbone Tension Optimization},
author = {Shrreya Rajneesh and Nikita Pavle and Rakesh Kumar Sahoo and Manoranjan Sinha},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.06754},
year = {2025}
}