基于等效阻力矩的机器人关节反向驱动控制

针对微创手术机器人术前手动调整困难的问题,以简化的单关节为对象研究其反向驱动的控制方法.建立关节的等效阻力矩模型,通过参数辨识实验得到系统的动力学参数.为获得准确的关节转动速度和加速度等信息,搭建状态观测器对系统状态进行重构,并通过仿真确定合理的观测器反馈矩阵.利用状态观测结果结合关节等效阻力矩模型实现单关节的反向驱动控制方法.实验结果表明:所设计的控制方法能够较理想地补偿反向驱动过程中重力、摩擦力和惯性力的影响,使反向驱动所需力矩的平均值降低70%以上,且有效改善了关节运动过程中的爬行问题.