遥操作机器人系统通常采用类似弹簧的力将从机器人拉向主机器人的位置,以跟踪操作者的运动。然而,这种控制策略存在一个根本性的权衡:当从机器人刚度较低时,跟踪精度会下降;但高刚度又可能对从机器人环境中的人或物体造成危险。为了解决这一安全与精度之间的矛盾,来自日本的研究团队提出了一种新颖的意图同化控制(Intention Assimilation Control, IAC)策略。该研究由Atsushi Takagi等人完成,相关论文于2026年5月7日提交至arXiv预印本平台。
与传统方法不同,IAC不传输主机器人的当前位置,而是估计主机器人的目标位置并将其发送给从机器人。这样一来,从机器人可以在保持低刚度的同时实现高精度跟踪,并且其阻抗能够根据操作者的意图动态调整或自动调节以满足任务要求。该控制器在两台7自由度机械臂上得到验证,展示了在不同阻抗条件下的高跟踪精度。
研究人员进行了四项实验,比较了IAC与传统的遥阻抗控制(Tele-Impedance Control, TIC)在自由跟踪、气球交互、插销插入以及力反馈桌面抛光等任务中的表现。结果令人瞩目:IAC不仅提高了跟踪精度,还改善了任务完成率并缩短了完成时间。该控制方法使机器人能精确复现操作者的运动,同时赋予操作者根据自身意图调节阻抗的自由,在单边和双边遥操作中提供了对从机器人位置和阻抗前所未有的控制水平。
这项研究的潜在应用广泛,包括危险环境作业、远程医疗手术、精细制造等需要兼顾安全与精度的场景。通过引入意图估计,IAC为遥操作领域提供了一种新的范式,有望推动下一代人机协作系统的发展。