【摘 要】
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针对现有微创外科手术机器人缺乏力感知和力反馈问题,提出了基于外力观测器的微创机器人鲁棒滑模双边力反馈控制结构。设计了非线性外力观测器,用于实现主从机器人的外力观测
【机 构】
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天津工业大学机械工程学院; 天津市现代机电装备技术重点实验室; 天津工业大学工程实训中心;
【基金项目】
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国家自然科学基金青年基金资助项目(No.51205287);天津市自然科学基金资助项目(No.16JCYBJC18400);天津市高等学校创新团队培养计划资助(TD13-5037)
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针对现有微创外科手术机器人缺乏力感知和力反馈问题,提出了基于外力观测器的微创机器人鲁棒滑模双边力反馈控制结构。设计了非线性外力观测器,用于实现主从机器人的外力观测。为获得准确的外力观测,需要对摩擦和扰动进行补偿,确定关节摩擦为Stribeck模型,采用遗传算法对模型中参数予以辨识,采用等效法对扰动进行补偿。为实现准确的轨迹跟踪和保证系统的稳定性,设计了鲁棒滑模控制器。通过仿真和实验对所提出的控制结构进行了验证,结果表明所提出的双边力反馈控制结构,能够实现无力传感器下外力的准确观测,同时具有仅通过位置-位置的硬件结构获得位置-力硬件结构的优点,为无力传感器下的主从运动控制奠定了研究基础。
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