机械工程学报

作者：张国龙, 杨桂林, 邓益民, 王慰军, 方灶军, 陈庆盈, 朱任峰, 杨凯盛

单位：1. 宁波大学科学技术学院 宁波 315211;2. 中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江省机器人与智能制造装备技术重点实验室 宁波 315201;3. 宁波大学机械工程与力学学院 宁波 315211

关键词：力跟踪,末端执行器,气电直驱,自适应控制,混合导纳控制；

基金：国家重点研发计划“智能机器人”重点专项资助项目（2018YFB1308900）、浙江省教育厅科研项目资助（Y202043544）、NSFC-深圳两化融合联合基金（U1813223）和宁波市科技创新2025重大专项（2018B10058）资助项目。

针对现有重载工业机器人缺乏力控功能而难以满足去毛刺、倒角和磨抛等连续接触式作业要求的问题，提出一种含氮气弹簧的气电直驱式3-P （UU）2型三平动力控末端执行器，采用鲁棒自适应力跟踪导纳控制算法实现操作空间中接触面法向输出力的快速跟踪，适用于工件内外侧面、孔洞和狭小结构的机器人磨抛等过程。建立机构正逆运动学与气电直驱致动器动力学模型，并设计了鲁棒自适应力跟踪导纳控制器。实验结果表明，基于鲁棒自适应力跟踪导纳控制的三平动力控末端执行器力阶跃响应的稳态误差为-4.5×10-4 N，上升时间19.27 ms，可实现力的快速精确跟踪；负载冲击下力的调整时间116.0 ms，最大超调量57.5%，具有良好的缓冲吸振特性与鲁棒性；在平面往复运动与圆柱面连续运动工况下，力均方根误差0.143 N，冲击峰值均值0.694 N，对不同材质工具磨头的接触刚度变化与环境位移误差的适应性好，可提升工业机器人的连续接触式作业质量并拓宽其应用范围。

来源：2023年第1期

《机械工程学报》期刊编辑部

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