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机器人柔顺控制：阻抗与导纳控制算法

共计 30 章节
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01
课程导论
柔顺控制的定义 · 重要性 · 应用领域（如装配
课程导论柔顺控制的定义
02
机器人运动学与动力学基础
齐次变换 · 雅可比矩阵 · 牛顿-欧拉方程
机器人运动学动力学基础
03
力/力矩传感器与信号处理
六维力传感器原理 · 标定 · 滤波（低通
力矩传感器信号处理
04
柔顺控制分类与对比
被动柔顺与主动柔顺 · 阻抗控制与导纳控制的区别 · 适用场景及优缺点
柔顺控制分类对比
05
阻抗控制原理（一）
目标阻抗模型（质量-弹簧-阻尼） · 期望阻抗参数（刚度 · 阻尼
阻抗控制原理目标阻抗模型
06
阻抗控制原理（二）
基于位置内环的阻抗控制（外环力误差生… · 基于速度/加速度的阻抗实现
阻抗控制原理基于位置内环的阻…
07
导纳控制原理
导纳控制框架（力输入-运动输出） · 与阻抗控制的对称关系 · 内环位置/速度控制器的设计
导纳控制原理导纳控制框架
08
阻抗与导纳控制的稳定性分析
无源理论 · Lyapunov稳定性 · 参数对稳定性的影响
阻抗导纳控制的稳定性…
09
阻抗参数整定方法
临界阻尼 · 过阻尼/欠阻尼选择 · 基于任务需求的刚度/阻尼调节策略
阻抗参数整定方法临界阻尼
10
力/位混合控制与阻抗控制的对比
混合控制的原理 · 约束框架 · 与阻抗/导纳控制的融合策略
位混合控制阻抗控制的对比
11
基于模型的阻抗控制
利用机器人动力学模型进行非线性解耦 · 计算力矩法实现精确阻抗控制
基于模型的阻抗控…利用机器人动力学…
12
自适应阻抗控制
参数在线估计 · 环境刚度/位置未知时的自适应策略 · 基于梯度或回归的方法
自适应阻抗控制参数
13
变阻抗控制
时变阻抗参数设计 · 任务阶段切换（如自由运动-接触-力跟… · 学习变阻抗（如示教学习）
变阻抗控制时变阻抗参数设计
14
阻抗控制在工业装配中的应用
轴孔装配 · 插拔操作 · 力位跟踪的案例分析与实现步骤
阻抗控制工业装配
15
导纳控制在人机交互中的应用
协作机器人拖动示教 · 外力引导 · 安全交互策略
导纳控制人机交互
16
阻抗控制在打磨/抛光中的应用
恒力控制 · 曲面跟踪 · 工具柔顺设计
阻抗控制打磨
17
基于力传感器的导纳控制实现
力信号采集 · 滤波 · 导纳模型离散化
基于力传感器的导…力信号采集
18
基于位置控制器的阻抗控制实现
利用现有位置伺服环 · 设计阻抗外环 · 处理指令饱和与安全限幅
基于位置控制器的…利用现有位置伺服…
19
仿真环境搭建
MATLAB/Simulink · V-REP/CoppeliaSim · ROS+Gazebo中的柔顺控制仿真…
仿真环境搭建MATLAB/Simul…
20
实验平台与硬件选型
机器人选型 · 力传感器安装 · 实时控制系统（如EtherCAT
实验平台硬件选型
21
常见问题与调试（一）
力信号噪声 · 传感器漂移 · 重力补偿不准确导致的控制性能下降及解…
常见问题调试
22
常见问题与调试（二）
接触不稳定 · 抖动 · 振荡的成因分析与参数调整
常见问题调试
23
常见问题与调试（三）
位置/速度指令饱和 · 奇异位形 · 关节限位对柔顺控制的影响及保护机制
常见问题调试
24
阻抗控制与导纳控制的统一框架
基于端口哈密顿或无源性的统一描述 · 相互转换条件
阻抗控制导纳控制的统一框…
25
先进柔顺控制方法
学习型阻抗控制（强化学习 · 神经网络） · 基于模型的预测控制（MPC）在柔顺控…
先进柔顺控制方法学习型阻抗控制
26
多机器人协同柔顺控制
双臂协调 · 主从遥操作中的阻抗/导纳控制策略
多机器人协同柔顺…双臂协调
27
柔顺控制中的安全性与人机共融
碰撞检测 · 反应式策略 · ISO/TS 15066安全标准
柔顺控制安全性
28
综合实战项目（一）
基于导纳控制的拖动示教完整实现（从传…
综合实战项目基于导纳控制的拖…
29
综合实战项目（二）
基于阻抗控制的恒力打磨任务完整实现（…
综合实战项目基于阻抗控制的恒…
30
课程总结与进阶方向
柔顺控制前沿（如变刚度执行器 · 软体机器人） · 学习资源与职业发展建议
课程总结进阶方向