D第8卷3第6期ssn1001053x.1994.0紫科技大学学报 Vol.16 No.6 1994 12 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.1994 多指手爪非线性分析及其位置离散学习控制 王从庆 原魁 余达太 北京科技大学机器人研究所，北京100083 摘要本文通过分析机器人多指手爪的静摩擦、库伦摩擦、粘性摩擦等非线性因素，推导出多指手爪 屈伸关节的动态控制模型.针对多指手爪的非线性影响，提出了一种位置离散学习控制方法，并给 出了这种方法的收敛性定理，仿真结果表明，离散学习控制方法能在有限次送代后使手指关节位 置达到期望位置. 关键词非线性/多指手爪，离散学习控制 中图分类号TP242.6 Nonlinear Analysis and Discrete Learning Position Control for a Multifingered Hand' Wang Congqing Yuan Kui Yu Datai Robotics Research Institute.USTB.Beijing 100083.PRC ABSTRACT Based on nonlinear factors analysis of static friction,Coulomb friction,viscous fric- tion etc.for a multifingered robot hand,the dynamic control model of a flexion-extension joint is derivied.To overcome the nonlinear effects,the discrete learning control strategy is pres- ented.The convergence theorem is also given.The simulation result shows that it can make fin- ger joint position reach desired position after finite times iteration. KEY WORDS nonlinear/multifingered hand.discrete learning 目前，1个自由度的开闭型工业机器人手爪已经实用化.由于复杂工业装配作业及精细 操作的要求，国内外已开始研制能抓取与操作不同形状物体的多指/多关节机器人手爪，在 大多数典型的机器人多指手爪中，例如，Utach/MT手、Stanford/PL手I都是通过 钢丝绳来驱动手指关节运动的·由于在直流伺服电机轴、钢丝绳与护套之间、手指关节滑 轮上存在着摩擦等非线性因素，影响了对手指控制的性能，采用常规的控制很难满足对物 体的准确抓取与灵巧操作·若采用前馈补偿的方法来消除位置误差，必须知道摩擦力的大 小.然而，在手指运动的过程中，手指的转动惯量及摩擦力会发生变化，此外，还会 受到外界扰动的影响.近年来Arimoto等人将迭代学习控制方法引人机器人控制中，对 于重复性作业任务，模型不确定及非线性，学习控制可逐步改善控制性能， 193-12-30收稿第一作者男34岁博士 *国家863高技术资助项目第 卷 第 期 北 京 科 技 大 学 学 报 州年 月 川 。 】 义 乡 多指 手爪非线性分析及其位置离散学 习 控制 ’ 王 从 庆 原魁 余 达太 北 京 科技大 学 机器 人研究 所 ， 北 京 仪洲 摘要 本文通过分析机器人多指手爪的静摩擦 、 库伦摩擦 、 粘性摩擦等非线性 因素 ， 推导出多指手爪 屈 伸 关节 的 动态控制 模 型 针 对多 指手爪 的非线性影 响 ， 提 出 了 一 种位置 离散学 习 控制 方法 ， 并给 出了这种方法 的收 敛性定理 仿真结果表 明 ， 离散学 习 控制方法 能在 有 限次迭 代 后 使 手 指 关 节 位 置 达到 期望 位置 关键词 非线性 多指 手 爪 ， 离散学 习控 制 中图 分类号 ， 雌 ’ “ ” 瓜 ，浅翻劝 ， 以 ， 飞 ， ， ， 」 讯 代对 ， 一 、 以〕 囚 坛。 川 〕 伟戈 ， 七 、研玉 ℃ 巴 巧 讯 ， 雌 目前 ， 个 自由度 的开 闭型工 业机 器 人手 爪 已 经 实 用化 由于 复 杂 工 业 装 配 作 业 及 精 细 操 作 的要 求 ， 国 内外 已 开始研 制 能抓取 与操 作 不 同形 状物体 的多指 多 关 节 机 器 人 手 爪 在 大 多 数典 型 的机 器 人 多 指 手 爪 中 ， 例 ‘ 如 ， 手 、 手 都 是 通 过 钢 丝 绳来 驱动手指 关节 运动 的 由于 在 直流 伺服 电机轴 、 钢 丝 绳 与 护 套 之 间 、 手 指 关 节 滑 轮上存在 着摩擦等非线性 因 素 ， 影 响 了 对手指 控 制 的性 能 ， 采 用 常 规 的 控 制 很 难 满 足 对 物 体 的准确抓取 与灵 巧 操作 若采 用前馈 补偿 的方 法 来 消除位置 误 差 ， 必 须 知 道 摩 擦 力 的 大 小同 然 而 ， 在 手 指 运 动 的过 程 中 ， 手 指 的转 动 惯 量 及 摩擦 力 会 发 生 变 化 ， 此 外 ， 还 会 受到外界 扰动 的影 响 近年来 等 人 将迭代学 习控制方 法 引 人 机 器 人 控 制 中 ， 对 于 重复性作 业任务 ， 模 型不 确 定及 非 线性 ， 学 习控 制可 逐步改善控制性 能 卯 一 一 收 稿 第 一 作者 男 岁 博 士 国 家 高技 术 资助 项 目 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1994．06．016