在机器人技术领域,Hogan-1985 Impedance Control三部曲是关于操纵与交互控制的重要理论框架。这一系列研究由Neville Hogan教授提出,主要关注机器人与环境之间的动态交互,以及如何通过控制机器人的阻抗来实现更精细、更灵活的操纵任务。
在Part 1中,理论基础被深入探讨。操纵任务的本质是机械耦合,机器人不再是孤立系统,而是与被操纵对象相互作用。这里的关键点在于,仅通过位置或力的控制是不够的,还需要考虑动态行为的控制,即阻抗控制。这是因为操纵问题本质上是非线性的,阻抗与导纳的区别变得至关重要。当环境包含有惯性物体时,机器人必须具备适当的阻抗特性,以适应各种交互情况。
论文中提出了一种非线性操纵器的广义诺顿等效网络概念,它将运动控制与阻抗控制分开,同时保持诺顿网络的叠加特性。这意味着即使组件是非线性的,机器人的阻抗成分也可以通过叠加进行组合。这种方法允许设计出更加复杂和智能的控制策略,以适应不同的操纵任务和环境变化。
在神经生理学中,对中枢神经系统如何控制运动的理解是基础研究之一。对于康复工程来说,了解人类如何正常控制和指挥运动,以及如何在假肢或矫形器中实现这些功能,是至关重要的。而在工业自动化领域,机器人的操纵能力成为了关注焦点,Hogan的阻抗控制理论为此提供了理论支持,帮助设计出能更好地适应工作环境、具有更高精度和柔顺性的机器人系统。
通过这种阻抗控制方法,机器人可以模拟人类手臂的柔顺性,从而在执行任务时更好地适应环境,减少碰撞损害,并提高操作的精确度。此外,这种控制策略也适用于需要与环境进行力感知和反馈的任务,如装配、打磨、精密操作等。Hogan-1985 Impedance Control三部曲为机器人操纵理论的发展打下了坚实的基础,推动了机器人技术在各个领域的广泛应用。