在外太空要是有一只灵巧的长臂,既可以修理自己也可以修理别人(狗头),就像美剧《太空部队》里那样,岂不是666…
当然,我们的天宫一号一早就装上了大机械臂,它可以在外太空组装和维修空间站。不过在轨组装这个事情对于手残的机器人就很不友好,最怕 “手抖”,磕磕碰碰,弄坏了设备就麻烦了。
于是,北理工的研究团队想到了一个控制机械臂的方法-类人变参数导纳控制。该方法能够很好的揭示人的手臂在装配中是如何操作的,通过记录手臂操作的力度和速度,然后分析这些数据,了解手臂在操作中的动力学特性,并对该特性进行建模,让机器人可以像人一样更好地适应复杂的装配任务。
除此之外,该方法还考虑到了人和环境之间的被动接触模型:单侧斜面接触、双侧斜面接触和销孔接触。这些都是机器人操作中可能会遇到的情况,基于该接触信息和模型,他们就可以搭建出机器人的典型空间装配任务模型,并建立一个类人变参数导纳控制器,让机器人可以像人一样灵活地完成任务。
北理工团队还在地面上建立了一个机器人平台,利用机器人尝试不同的装配任务。最近,该研究发表于中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊Cyborg and Bionic Systems中,标题是“A Method of Human-Like Compliant Assembly Based on Variable Admittance Control for Space Maintenance”:
文章链接:https://spj.science.org/doi/10.34133/cbsystems.0046
▍看看人类是怎么做的
为了了解人类手臂执行装配任务时接触力和速度的变化,研究团队构建了一个实验平台来收集人臂的运动数据,以此来更好地理解手臂的阻尼特性。他们将手臂抽象成一个粘弹性系统,为以后的机器人柔顺作业建立更真实的动力学模型。