宁朋刚 蔡森华 田体先

（1.北京航天汇信科技有限公司，北京 100007；2.武汉科技大学，武汉 430081）

目前，车载机械臂已经进入自动化清洗行业，如国外已经研发应用于飞机的表面清洗设备[1]。面向清洗作业工作过程中机械臂与清洗表面接触且进行力输出，不仅会影响清洗的质量，而且应保持在一定范围内。如果接触力低于这个范围，则会脱离接触；接触力太大超过这个范围，则被清洗表面可能损坏。精确控制清洗过程中的接触力，是解决上述问题、实现机械臂清洗作业安全高效的关键[2]。针对机械臂的末端柔顺控制问题，研究人员从机械臂的动力学模型[3]、轨迹规划[4]以及控制策略[5]等方向进行了研究，并取得了一定的成果。本文将以车载液压驱动臂架系统为研究对象，引入末端力矩信息，结合机械臂末端的自适应自由度，提出一种基于位置的阻抗控制策略，通过实时补偿方法对机械臂末端进行柔顺控制。

1 机械臂柔顺控制器设计

图1为液压机械臂的结构简图。机械臂为9自由度臂架，主要组成部分为由伸缩油缸驱动的三节主臂和由摆动油缸驱动的3个旋转自由度，臂架整体旋转由回转马达驱动回转支承实现。机械臂末端为清洗滚刷，由伸缩油缸及前端摆动油缸驱动自适应调节自由度。

图1 液压机械臂结构示意图

1.1 机械臂逆动力学模型

机械臂逆运动学即根据机械臂末端执行器的位姿即工具坐标系的位姿，求解各关节的角度。机器人末端运动轨迹是按ve及位置和方向的初始条件分配给末端执行器的，目的是确定一条能够复现给定轨迹切实可行的关节轨迹(q(t),q˙(t))。……