具有不确定关节刚度的电机位置控制柔性关节机器人的自适应控制
研究人员提出一种针对柔性关节机器人的自适应控制方法，以应对不确定的关节刚度。该方法通过隐式控制律和依赖于控制输入的回归矩阵，在线更新每个关节的非线性扭矩-偏转关系估计，并分析了其对电机位置控制器误差的鲁棒性。在具有非线性刚度特性的柔性关节上的实验结果验证了该方法的有效性。
在机器人技术中，柔性关节机器人因其轻量化和碰撞安全性而备受研究人员和工程师的青睐。然而，这类机器人的精确控制面临着诸多挑战，尤其是当关节刚度存在不确定性时。传统的基于模型的控制方法通常依赖于精确的关节刚度模型，但在实际工业应用中，弹性元件的特性会随着操作条件的改变而变化，并且由于长期使用中的磨损和老化，其刚度特性会缓慢但持续地发生改变。这些因素导致精确的刚度模型难以获取，从而影响了控制性能。
为了解决这一难题，研究团队提出了一种新颖的自适应控制方法。与传统的非弹性机器人自适应控制不同，该方法的核心思想是实时在线更新每个关节的不确定非线性扭矩-偏转关系的估计值。为了实现这一目标，他们采用了隐式控制律，并结合了一个依赖于控制输入的回归矩阵，从而能够有效地处理不确定的关节刚度。此外，研究还详细分析了该方法对电机位置控制器所引入误差的鲁棒性，这确保了在实际应用中该方法能够稳定运行。
为了验证所提出方法的有效性，研究团队在实验平台上使用了一个具有非线性刚度特性的柔性关节进行了测试。实验结果令人鼓舞：该方法不仅能够准确估计关节的扭矩-偏转关系，而且能够实现高精度的轨迹跟踪。即使在不同的操作条件下，或者面对因磨损引起的刚度变化，该方法都表现出了良好的适应性和鲁棒性。
该研究工作已被2026年IEEE/ASME国际先进智能机电一体化会议（AIM 2026）正式接收。这一成果不仅为柔性关节机器人的可靠控制提供了一种新的解决思路，也为未来在复杂环境中应用柔性机器人奠定了坚实的基础。随着进一步的研究和发展，这一自适应控制方法有望在工业机器人、服务机器人以及医疗机器人等领域发挥重要作用。