工業(yè)機器人外文翻譯--對移動機械臂在其環(huán)境中使用有效質量和阻尼控制所產生的脈沖接觸力進行控制（譯文）

1、中文5957字出處： 出處：INTERNATIONAL JOURNAL OF PRECISION ENGINEERING AND MANUFACTURING Vol. 11, No. 5, pp. 697-704對移動機械臂在其環(huán)境中使用有效質量和阻尼控制所產生的脈沖接觸力進行控制近年來，移動機械臂被廣泛應用在人類生活環(huán)境中所存在的各種服務機器人。在這種人口眾多的環(huán)境中，安全是最重要的因素。確實，安全人機交互是機器人研究中的一大挑戰(zhàn)。本

2、文提出了一種通過利用優(yōu)化的機械慣性和以阻尼為基礎的運動控制來減少移動機械臂及其工作平臺下所產生的脈沖接觸力的新方法。為了從無效的空間運動中找到最佳的配置，在慮及最低有效質量和關節(jié)限制約束的情況下提出了合并后的潛在功能方法。這項研究的結果表明，慣性的優(yōu)化與阻尼控制器明顯降低了碰撞時的脈動力和碰撞后的接觸力。1.介紹移動機械臂由一個移動基座和一個自動的機械手組成。相對于固定式機械手，移動式機械手最大的優(yōu)勢是它有靈活的工作區(qū)。安置在移動基座上

3、的機械手的機械配置也生成了一個使操作更敏捷的額外有利系統(tǒng)。盡管這些特征使很多的應用程序能在其上運行，但基于其本身的構造，移動機械臂在控制方面仍然面臨著挑戰(zhàn)。首先，移動機械臂的額外自由度使其操縱控制更加復雜化。其次，移動機械臂的所有運動情況遠比固定式的復雜得多。第三，許多應用涉及機器人與環(huán)境的動態(tài)交互。至此，在人類居住的環(huán)境中移動機械臂給科學家們帶來了最前沿的安全問題。一直以來，科學家們對于移動控制有著大量的研究。例如，山本提出用運動學活

4、動力學的可操作性來解決移動機械臂在運動規(guī)劃和分析過程中產生的冗余部分。哈提卜介紹了在控制機械手多余位置并提供關節(jié)限制約束的潛在領域。他也推薦利用移動機械臂在操作空間上的固有動力學特點的文章。另外，他分析了在其宏觀結構中減少了的冗余機械中的慣性影響。在其他的關于移動機械臂的研究中，零點彎矩作為一個移動機械臂系統(tǒng)執(zhí)行高負載轉移任務的量度被提了出來。還有一些關于移動機械臂在來自工作環(huán)境中未知的外部力量作用下的穩(wěn)定運動控制的上面所提到的許多研究

5、研究都采納了移動機械臂中的傳統(tǒng)固定機制的理念。有幾個在移動機械臂控制方面的問題需要考慮：首先，移動機械臂的移動基座部分要比上部的機械手更重，這將導致移動基座部分活動時的反應要比機在這項研究中，我們用了日本科技先進協(xié)會的 M3 移動遙控裝置。在 M3 移動遙控裝置中，7 個自由度的三菱 PA10 機械手被安置在里面。在配置了 3 個全方位車輪的移動基站（如圖 1）中，移動基站的每一個車輪都分別配置有兩個發(fā)動機來操縱和指導。所有的控制裝置包

6、括 CPU、分界板、伺服傳動器和電池都被植入移動基站。表 2 表明了 M3 移動遙控裝置的運動型模型。正如表中所示，M3 移動遙控裝置的總自由度是 10，操縱器有 7 個向外卷的接縫，移動基站有 2 個棱鏡接縫和 1 個向外卷的接縫，Denarit-Hartenbery 的參數(shù)和 M3 移動機械臂的慣量特性一列在表格 1 中。2.1 移動操縱器的有效質量對于一個移動操縱器來說，接縫處的慣量特性用動能矩陣 A（q）描述，一個關于接縫變量

7、q 的矩陣函數(shù)，當動態(tài)響應或在終止受動器的沖擊壓力引起注意時，慣量特性能夠在終止受動器被估算，在笛卡爾空間的動能矩陣 A（q）被描述的特性。動能矩陣 A（q）是從運用雅克比行列式矩陣J（q）的動能矩陣中計算得出的：A(q) = (J(q)A ? 1(q)JT(q)) ? 1終止受動器在任意 u 方向上的感知慣量被如下有效質量Mu（q）所描述：Mu(q) =1uTA ? 1(q)u有效質量描繪了在終止受動器處的操縱器的方向慣量特性，和 M

8、3 移動遙控裝置一樣，有效質量能夠用一個多余的操縱器通過改變操縱器的最優(yōu)化來操縱有效質量，甚至終止受動器的位置和方向被固定在笛卡爾空間，這個特征允許我們控制終止受動器和終止受動器給定的位置和方向的環(huán)境之間的沖擊壓力，如果有效質量減少，沖撞下的沖擊壓力也能減少，因為這個壓力主要依靠慣量和速度的不同。2.2 有效質量通過無效空間運動的改變對于給定的終止受動器的狀態(tài)，一個多余的操縱器的最優(yōu)化能夠通過產生無效空間運動來被改變。以下等式描述了一個