机器人柔顺控制技术精解与工程实践

柔顺技术可使机器人具 备复杂环境中的稳定接触式 作业能力，但该技术从理论 到实践的应用隔阂成为阻碍 众多机器人从业者的研究难 题。针对该难题，本书结合 作者长期的一线技术研发与 实际工程经验，聚焦于机器 人柔顺控制领域，系统地梳 理了柔顺技术背后的控制理 论及工程实践方法，介绍了 机器人柔顺控制的经典实践 案例及最新应用情况。全书 包含5章，主要内容包括机 器人柔顺控制应用现状及难 点分析、机器人柔顺控制方 法及基本理论、机器人柔顺 控制技术的核心算法、机器 人柔顺控制系统设计与实现 及机器人柔顺控制典型应用 工程实践。 本书可作为机器人工程 、机械电子工程、电气工程 、电子工程、自动控制等专 业的本科生、硕士生或博士 生及理工科大学教师的教学 参考书，也可供从事机器人 和自动化设备或生产线等应 用开发工作的研发人员或相 关工程技术人员学习和参考 。

段晋军，南京航空航天大学机电学院讲师，江苏省“双创博士”。2019年博士毕业于东南大学。主要研究方向为机器人柔顺控制、拟人双臂运动规划、多机器人协作轨迹规划和位置力协调控制等。主持国家青年科学基金项目、航空基金项目、之江实验室开放课题等多项；作为核心技术骨干参与国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金重点项目、江苏省自然科学基金项目、江苏省科技成果转化专项资金项目等多项。发表论文20余篇；出版译著《自动化设备和机器人的轨迹规划》；获发明专利授权3项，公开发明专利10余项。

第1章 机器人柔顺控制应用现状及难点分析 1.1 机器人为什么需要柔顺控制技术 1.2 柔顺控制在多领域的应用现状 1.2.1 拖动示教应用 1.2.2 抛光打磨应用 1.2.3 曲面探伤应用 1.2.4 工业装配应用 1.2.5 外骨骼机器人应用 1.2.6 仿生腿足机器人应用 1.2.7 机器人末端执行夹爪 1.3 柔顺控制在工程实践中的难点剖析 1.3.1 力觉感知：传感器应用难题 1.3.2 执行机构：机器人系统指令难题 1.3.3 机器人控制器技术壁垒 第2章 机器人柔顺控制方法及基本理论 2.1 柔顺控制技术概述及方法分类 2.2 被动柔顺控制及基本理论 2.3 主动柔顺控制及基本理论 2.3.1 间接力控制方法 2.3.2 直接力控制方法 第3章 机器人柔顺控制技术的核心算法 3.1 阻抗控制的动力学解析 3.1.1 机器人动力学建模 3.1.2 机器人动力学参数辨识 3.1.3 基于动力学的阻抗控制 3.2 混合位置/力控制 3.2.1 自然约束和人工约束 3.2.2 混合位置/力控制器 3.3 导纳控制 3.3.1 机器人负载辨识算法与重力/惯性力补偿算法 3.3.2 自适应变导纳控制算法 3.4 满足机器人柔顺控制要求的轨迹规划算法设计 3.4.1 非均匀有理B样条曲线及其在柔顺控制中的应用 3.4.2 融合T型+NURBS的位置速度规划及Squad多姿态插补规划 3.5 机器人柔顺控制算法仿真实验 第4章 机器人柔顺控制系统设计与实现 4.1 机器人柔顺控制系统平台概述 4.1.1 机器人柔顺控制实时操作系统 4.1.2 典型机器人柔顺控制硬件平台 4.2 机器人力控制器设计与实现 4.3 力感知传感器工作原理 4.3.1 六维力传感器 4.3.2 关节力矩传感器 4.4 机器人柔顺控制系统实现 第5章 机器人柔顺控制典型应用工程实践 5.1 机器人牵引示教与弹簧特性 5.2 基于力反馈的动态实时轨迹跟踪 5.2.1 机器人自由空间轨迹跟踪实现 5.2.2 机器人任务空间恒力跟踪实现 5.3 面向复杂曲面的恒力跟踪策略/解析FCPressNURBS指令