农业机械学报

作者：李秦川，朱立文，史东豪，杨辰光

单位：浙江理工大学,浙江理工大学,浙江理工大学,华南理工大学,

关键词：冗余串联机器人;笛卡尔刚度优化;运动/力传递指标;几何成型方法

基金：浙江省国际合作技术研发与示范推广项目(2021C04017)

冗余串联机器人具有工作空间大、动态特性好等优点，广泛用于人机协作。由于人机协作具有场景非结构化、工作任务多样化等特点，为保障交互安全性，需要对机器人末端刚度进行控制。针对常用的刚度规划算法存在功率传递效率低且计算效率低等问题，本文提出一种基于运动/力传递性能笛卡尔刚度规划器。其采用顺序最小二乘优化算法计算机器人工作轨迹，引入局部传递指标以提升轨迹中的功率传递效率，同时通过基于刚度椭球的几何成型法降低优化目标复杂度，通过拓展臂角描述法降低优化空间维度，提升优化算法计算效率，减少计算资源占用。基于Matlab的Simulink平台进行仿真验证，结果证明基于几何成型法的高效轨迹规划器对于机器人笛卡尔轨迹的不变性，并基于Franka Panda冗余串联机器人平台进行实验验证，结果证明该规划器实现机器人末端期望刚度方向的可行性。

来源：2025年第6期

《农业机械学报》期刊编辑部

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