对四自由度机械臂进行阻抗控制

资 源 简 介

对四自由度机械臂进行阻抗控制

详 情 说 明

四自由度机械臂的阻抗控制是一种通过模拟弹簧-质量-阻尼系统特性来实现柔顺交互的方法。在MATLAB环境下实现时，主要涉及动力学建模、阻抗模型设计以及实时控制三个核心环节。

首先需要建立机械臂的动力学模型，包括各关节的惯性矩阵、科氏力和重力补偿项。对于四自由度结构，可采用拉格朗日法或牛顿-欧拉法推导运动方程。

阻抗控制的核心是构造虚拟的阻抗关系，即设定目标刚度、阻尼参数来生成期望的力-位移响应。当机械臂末端与环境接触时，通过传感器反馈实际接触力，与期望阻抗模型计算出的理论值比较，动态调整关节力矩输出。

MATLAB实现时通常结合Simulink进行控制架构搭建，利用Robotics System Toolbox处理运动学计算，并通过ODE求解器模拟动态响应。需要注意关节力矩饱和、奇异位形规避等工程问题，可通过前馈补偿或自适应策略优化性能。

该方法的优势在于能平衡轨迹跟踪精度与环境交互安全性，适用于装配、医疗等需要力控制的场景。调试阶段建议先进行虚拟碰撞仿真，再逐步过渡到物理实验。