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连续体机器人
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IJRR发表!浙大控制学院熊蓉团队提出驱动器空间最优控制框架,改善连续体机器人路径跟踪精度!
机器人大讲堂· 2025-06-29 03:53
近年来, 连续体机器人 凭借其高柔顺性、灵活运动能力及轻量化和小型化结构,在医疗、工业检测、人机交 互等领域展现出巨大应用潜力。然而, 如何实现精准的路径跟踪仍是各类应用普遍面临的关键技术难题。 目前, 主流的路径跟踪方法依赖于逆运动学求解 ,即通过数学模型求解末端执行器期望运动路径下驱动器的 对应运动路径,并寻找多解以避开环境障碍物碰撞。然而,和刚性机械臂不同的是,连续体机器人多采用分段 等曲率模型,该模型缺乏逆运动学求解理论,传统数值方法依赖初值,也难以找到多解。部分研究采用模型预 测控制( MPC),通过在线优化调整控制策略,但 该方法无法保证全局最优性。 受刚性机械臂研究的启发, 有学者提出在执行器空间规划全局最优轨迹,作为前馈控制信号以提高跟踪精 度。 然而,连续体机器人的高度非线性特性使得其任务空间、配置空间和执行器空间之间的映射关系更为复 杂。 数值逆运动学算法通常只能提供单一解,且对初始值敏感,难以满足全局轨迹优化的需求。 因此,如何突破逆运动学求解的局限性,发展高效、多解、不依赖初始值的解算和规划方法,是提升连续体机 器人路径跟踪性能的关键。 ▍提出最优路径跟踪框架,实现运动控制突破性优化 ...