樊绍巍， 宗华， 邱景辉， 陈兆芃

(1.哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室，黑龙江哈尔滨150001;2.哈尔滨工业大学电子与信息工程学院，黑龙江哈尔滨150001;3.德国宇航中心机器人与系统动力学研究所，慕尼黑韦斯林82230)

0 引言

多指仿人灵巧手的研究是类人型机器人中的难点，也是实现仿人机器人灵巧操作的关键系统。近年来高集成度高性能灵巧手的出现对控制系统提出了更高要求［1-5］。特别是同步齿形带、绳索及微型谐波减速器的引入，在有效减小机器人体积的同时，引入的关节柔性也得到了许多研究者的注意。在Sweet和Good等人阐述了关节柔性对机器人的控制性能的影响［6-7］后，Spong建立了柔性机器人关节模型［8］。随后出现了一些典型柔性控制方法［9-11］，尽管上述的控制策略验证了理论的有效性，但实际应用不尽理想。针对上述问题，Albu-Schaer和Hirzinger开发了具有非线性摩擦补偿的PD控制器，并通过实验证明了该控制器在柔性关节机器人上的有效性［12］。为了避免上述方法高增益项的不稳定性，Albu-Shaer和Ott等人提出基于无源性控制的方法，该方法针对具有关节力矩反馈的柔性关节机器人进行了深入的研究和大量的实验分析［13-15］。

上述研究尽管考虑了关节的柔性补偿问题，但对于关节中的非线性摩擦力没有进行深入研究。针对基于关节力矩控制的机器人灵巧手来说，其关节的高集成度设计和小范围精细操作的任务要求，非线性摩擦力对其控制稳定性的影响也显现出来，因此在考虑关节柔性的同时，不得不对其关节摩擦力进行补偿。……