為減少機(jī)械手抓取軟物體造成的損害，提出基于關(guān)節(jié)力矩預(yù)測的力矩外環(huán)在線抓取控制方案一該方案通過建立灰色預(yù)測模型直接預(yù)測關(guān)節(jié)力矩的變化代替預(yù)測軟物體剛度的變化；并能同時(shí)控制機(jī)械手抓取過程中關(guān)節(jié)力矩偏差和角速度關(guān)系一在實(shí)際關(guān)節(jié)力矩和灰色預(yù)測力矩之間采用線性插值，按采樣周期將預(yù)測力矩逐漸加到力矩回路中一仿真表明，當(dāng)抓取具有剛度變化的軟物體時(shí)，基于關(guān)節(jié)力矩預(yù)測的力矩外環(huán)軟物體抓取控制系統(tǒng)對機(jī)械手和軟物體之間的動(dòng)態(tài)接觸過程具有一定的自適應(yīng)性，可以快速跟蹤設(shè)定值，而且無大的超調(diào)和振蕩出現(xiàn)，使控制性能和動(dòng)態(tài)品質(zhì)得到較大改善，具有較強(qiáng)的魯棒性，是適合軟物體抓取的一種控制方法。
關(guān)鍵詞：抓??；控制；灰色力矩預(yù)測；機(jī)械手；軟物體
中國分類號：TP 24 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

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引言
抓取是一種復(fù)雜的基本操作，涉及機(jī)械手和被抓物體間的相互作用。在抓取軟物體、采摘水果時(shí)，常采用力控制，也叫主動(dòng)柔順控制，其典型特點(diǎn)是力和位置強(qiáng)耦合，是一種極其復(fù)雜的混合控制?；谖恢脙?nèi)環(huán)的顯式力控制可以在不改動(dòng)原有位控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)力控制，具有廣泛的應(yīng)用。
機(jī)器人抓取未知物體時(shí)需要在線預(yù)測物體的剛度變化，目的是以指定的參考力快速移動(dòng)機(jī)械手指到估計(jì)的變形位置處，在這過程中確保力以最大的收斂響應(yīng)速度到達(dá)接觸位置處，且無振蕩和超調(diào)出現(xiàn)。在抓取軟物體時(shí)，機(jī)械手往往有多個(gè)接觸點(diǎn)共同參與抓取，最終軟物體在有界力封閉條件下達(dá)到平衡?？墒窃诰€預(yù)測物體的多個(gè)接觸點(diǎn)剛度并不實(shí)際，為減小物體剛度變化對抓取的影響提出基于力矩外環(huán)預(yù)測的軟物體抓取控制方案。

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采用外部力矩環(huán)的目的是減小跟蹤方向的位置誤差，增加力控制精度，減小位控系繞隨機(jī)干擾。該方案把力矩控制回路置于位置控制器的外層，力矩控制器的輸出q作為位置控制器的輸入，末端執(zhí)行器的作用力可以看作位置伺服系統(tǒng)的干擾，由于位置控制器具有很高的伺服剛度，與機(jī)械手自身的作用力相比較而言，對位置系統(tǒng)的影響可以忽略不計(jì)。位置伺服系統(tǒng)中參數(shù)的變化，由位置環(huán)給予控制，對力矩環(huán)影響大為減弱。力矩環(huán)的前向通道包含一階積分環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)對單位階躍輸入的力響應(yīng)無穩(wěn)態(tài)誤差。

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