基于控制障碍函数的软刚耦合机器人自接触安全控制

在机器人设计中同时引入柔性与刚性部件，通过兼具柔顺性与强度，为传统刚性机器人的局限性提供了独特的解决方案。本文探讨了控制软刚混合机器人所面临的挑战与对策，尤其关注自接触问题。传统控制方法优先追求精确的状态跟踪，无意中增加了系统的整体刚度，而在与环境交互或机器人自身内部交互时，这并非总是可取的。为此，我们研究了控制障碍函数（CBF）与高阶 CBF 在串联式软刚混合机器人自接触场景中的应用。基于分段恒定曲率（PCC）运动学分析，我们在经典控制框架下建立了针对自接触动力学的 CBF。我们的方法在仿真环境与物理硬件系统中均得到了严格评估。研究结果表明，所提出的控制策略能有效调控软刚混合机器人系统中的自接触，标志着机器人领域的重大进展。