01
阻抗控制概述
什么是阻抗控制?为什么需要阻抗控制?与位置控制/力控制的区别。
概念基础
02
弹簧-质量-阻尼系统
二阶系统的物理直觉,理解惯性、刚度、阻尼的物理意义。
物理二阶系统
03
阻抗控制数学模型
目标阻抗方程 M_d·Δẍ + B_d·Δẋ + K_d·Δx = -F_ext
公式核心
04
导纳控制 vs 阻抗控制
两种范式的区别与联系,何时用阻抗,何时用导纳。
对比范式
05
内环控制基础
为什么阻抗控制需要内环?位置内环 vs 力矩内环。
内环架构
06
基于位置的阻抗控制
外环位置+内环位置:架构、原理、适用场景。
位置型外环
07
基于力矩的阻抗控制
外环阻抗+内环力矩:架构、原理、适用场景。
力矩型内环
08
关节空间阻抗控制
在关节层面实现阻抗,公式推导与实现。
关节推导
09
任务空间阻抗控制
在笛卡尔空间实现阻抗,公式推导与实现。
笛卡尔任务空间
10
刚度矩阵与阻尼矩阵的设计
如何选择K_d和B_d?各向同性 vs 各向异性。
参数设计
11
惯性矩阵的塑造
M_d的作用,什么时候需要改变惯量?
惯量整形
12
期望轨迹生成
如何生成平滑的位置、速度、加速度轨迹。
轨迹规划
13
力/力矩传感器基础
传感器选型、标定、滤波、坐标系对齐。
传感器硬件
14
外力估计与观测器
无传感器力估计(基于动量观测器/扰动观测器)。
观测器估计
15
摩擦补偿
库仑摩擦、粘滞摩擦、Stribeck效应,前馈补偿方法。
摩擦补偿
16
重力与科里奥利力补偿
动力学模型前馈,提高阻抗控制精度。
动力学前馈
17
参数整定方法论
从仿真到实机的调参流程,先刚度后阻尼。
调参流程
18
稳定性分析基础
无源性与李雅普诺夫稳定性,阻抗控制的稳定边界。
稳定性理论
19
接触稳定性
为什么与环境接触时会震荡?如何通过调参避免?
接触震荡
20
变阻抗控制
根据任务阶段动态调整阻抗参数(自由空间低刚度,接触后高刚度)。
自适应动态
21
力/位混合控制 vs 阻抗控制
两种策略的对比与选择。
对比混合控制
22
装配任务中的应用
柔顺装配、搜孔、插拔力控制。
装配工业
23
人机协作中的应用
拖动示教、安全交互、碰撞检测。
协作安全
24
医疗机器人中的应用
手术辅助、康复训练。
医疗康复
25
仿真环境搭建
基于MATLAB/Simulink或PyBullet搭建阻抗控制仿真。
仿真PyBullet
26
实机调试准备
安全检查、限位保护、紧急停止、日志记录。
安全实机
27
实机调参实战(一)
自由空间调参,让机器人“听话”地运动。
调参自由空间
28
实机调参实战(二)
接触空间调参,与环境稳定交互。
接触调参
29
实机调参实战(三)
综合任务调参,完成一个完整的柔顺控制任务。
综合实战
30
课程总结与进阶方向
阻抗控制的前沿研究(学习型阻抗、最优阻抗)。
前沿总结