变阻抗控制
Variable Impedance ControlVIC进阶让阻抗控制的刚度、阻尼随任务阶段或感知实时变化,该硬时硬、该软时软。
阻抗控制让机器人末端表现得像弹簧加阻尼器:F = K(x_d − x) + D(ẋ_d − ẋ),x_d 是期望位置,x 是实际位置,K 是刚度(越大越「硬」),D 是阻尼。普通阻抗控制的 K、D 固定;变阻抗控制让它们随时间、任务阶段或力觉反馈改变,思路来自人类会主动调节手臂刚度。这样能兼顾精度和安全:自由空间里调硬以准确跟踪,接触时调软以免顶坏物体。难点是刚度随时间变化可能向系统注入能量、破坏稳定,常用无源性理论和「能量罐」加以约束。K、D 可以手工设计、从示教中学,也可以作为强化学习的动作输出:2019 年的 VICES 让策略同时输出末端运动和阻抗增益,在擦拭、开门等接触丰富任务上比固定阻抗更省样本、更安全。Abu-Dakka 与 Saveriano 2020 年写过系统综述。
例子轴孔装配:机械臂搬运销钉时用高刚度快速定位;销钉碰到孔口后调低横向刚度,让它顺着倒角滑进孔里,插入方向保持较高刚度继续推进。
- 也叫
- 可变阻抗控制、时变阻抗控制
- 相关
- 阻抗控制、柔顺控制、导纳控制、笛卡尔阻抗控制、力感知策略 / 柔顺策略学习、轴孔装配
- 来源
- Abu-Dakka, Saveriano: Variable Impedance Control and Learning—A Review (Frontiers in Robotics and AI, 2020)
Martín-Martín et al.: Variable Impedance Control in End-Effector Space: An Action Space for RL in Contact-Rich Tasks (arXiv:1906.08880)