农业机械学报

作者：王志军，马文文，杨悦，冯永利，李占贤

单位：华北理工大学,华北理工大学,华北理工大学,华北理工大学,华北理工大学,

关键词：人机协作;机器人;碰撞响应;自适应导纳控制;鲁棒控制

基金：河北省高等学校科学研究计划科技重点项目（ZD2020151）、河北省创新能力提升计划项目（225676144H)和唐山市科技创新团队培养计划项目(21130208D)

针对人机协作环境下人与机器人末端之间不可预测的碰撞问题，本文提出一种由自适应导纳控制和鲁棒控制组成的双环人机协作防撞控制算法。在对导纳参数分析的基础上建立外环自适应导纳控制器，根据碰撞力信息实时更新阻尼系数和刚度以产生避让轨迹。根据鲁棒控制理论建立内环鲁棒跟踪控制器，用于克服动力学误差对轨迹跟踪精度产生的影响。对该算法进行可视化仿真与实验验证，仿真结果表明，该算法与变刚度导纳控制相比，末端在x、y、z轴方向上最大位置偏移量分别提高17.46%、8.89%、13.09%，响应时间分别降低7.94%、14.89%、8.21%，显著提高了机器人末端碰撞响应的柔顺性与灵活性；碰撞实验中机器人末端在x、y、z轴方向上受到的最大碰撞力分别为1.12、4.06、-0.44N，末端在碰撞力方向上产生的最大位置偏移分别为6.94、98.75、5.43mm，结果表明在较小碰撞力作用下，机器人末端可以表现出良好的柔顺性，满足人机协作安全需求。

来源：2025年第8期

《农业机械学报》期刊编辑部

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