具有不確定關節剛度的電機位置控制柔性關節機器人的自適應控制
研究人員提出一種針對柔性關節機器人的自適應控制方法，以應對不確定的關節剛度。該方法透過隱式控制律和依賴於控制輸入的迴歸矩陣，線上更新每個關節的非線性扭矩-偏轉關係估計，並分析了其對電機位置控制器誤差的魯棒性。在具有非線性剛度特性的柔性關節上的實驗結果驗證了該方法的有效性。
在機器人技術中，柔性關節機器人因其輕量化和碰撞安全性而備受研究人員和工程師的青睞。然而，這類機器人的精確控制面臨著諸多挑戰，尤其是當關節剛度存在不確定性時。傳統的基於模型的控制方法通常依賴於精確的關節剛度模型，但在實際工業應用中，彈性元件的特性會隨著操作條件的改變而變化，並且由於長期使用中的磨損和老化，其剛度特性會緩慢但持續地發生改變。這些因素導致精確的剛度模型難以獲取，從而影響了控制效能。
為了解決這一難題，研究團隊提出了一種新穎的自適應控制方法。與傳統的非彈性機器人自適應控制不同，該方法的核心思想是即時線上更新每個關節的不確定非線性扭矩-偏轉關係的估計值。為了實現這一目標，他們採用了隱式控制律，並結合了一個依賴於控制輸入的迴歸矩陣，從而能夠有效地處理不確定的關節剛度。此外，研究還詳細分析了該方法對電機位置控制器所引入誤差的魯棒性，這確保了在實際應用中該方法能夠穩定執行。
為了驗證所提出方法的有效性，研究團隊在實驗平臺上使用了一個具有非線性剛度特性的柔性關節進行了測試。實驗結果令人鼓舞：該方法不僅能夠準確估計關節的扭矩-偏轉關係，而且能夠實現高精度的軌跡跟蹤。即使在不同的操作條件下，或者面對因磨損引起的剛度變化，該方法都表現出了良好的適應性和魯棒性。
該研究工作已被2026年IEEE/ASME國際先進智慧機電一體化會議（AIM 2026）正式接收。這一成果不僅為柔性關節機器人的可靠控制提供了一種新的解決思路，也為未來在複雜環境中應用柔性機器人奠定了堅實的基礎。隨著進一步的研究和發展，這一自適應控制方法有望在工業機器人、服務機器人以及醫療機器人等領域發揮重要作用。