双臂手术机器人力控制优化

摘要

讨论双臂手术机器人辅助系统中的机械臂在拉伸软组织时的情况，探讨拉伸过程中的力控制优化问题。采用自适应阻抗控制方案，以解决软组织接触环境中非线性刚度变化带来的力误差挑战。该方案结合在线自适应策略，用于调整阻抗参数和参考轨迹。通过基于李亚普诺夫函数的估计器提高轨迹精度，通过模型预测控制调整阻抗参数，使机器人在拉伸过程中能够避免实时力超调并提高力收敛速度。实验结果显示，提出的控制策略成功规避了力超调，在实时接触过程中加快力收敛速度。这种方法有助于实现软组织手术中的精确力控制，为未来临床应用奠定基础。

关键词

力跟踪 / 自适应阻抗控制 / 力超调避免 / 加速收敛 / 模型预测控制

基金资助

国家自然科学基金（62003207）; 国家重点研发计划（2019YFC0119303）; 中国博士后基金面上项目（2021M690629）