在阻抗控制中,Dynamic Movement Primitives (DMP) 模型被用于实现一种高度灵活且可泛化的轨迹模仿学习方法。DMP模型由美国南加州大学(University of Southern California)的Stefan Schaal教授团队于2002年提出,它通过将动态系统建立为弹簧阻尼系统与非线性控制项的结合,实现了对示教数据的建模和复现。以下是DMP模型在阻抗控制中的具体应用和特点:
1. DMP模型的基本原理
DMP模型通过以下方式构建动态系统:
- 弹簧阻尼系统:提供一个基本的二阶动态系统,用于使系统状态(如关节角度)收敛到目标状态。这个系统类似于PD控制器,具有自稳定性。
- 非线性控制项:在弹簧阻尼系统的基础上叠加一个非线性项,用于控制收敛过程的形状。这个非线性项使得DMP能够模仿复杂的轨迹形状,而不仅仅是简单的线性收敛。
2. DMP在阻抗控制中的应用
在阻抗控制中,DMP模型可以用于生成机器人末端执行器的期望轨迹,同时考虑到与环境之间的动态关系。具体来说,DMP模型可以:
- 生成柔顺轨迹:通过调整DMP模型中的参数(如目标状态、非线性项等),可以生成不同形状和速度的柔顺轨迹,以适应不同的任务需求和环境条件。
- 结合阻抗模型:将DMP生成的期望轨迹与阻抗模型相结合,通过调节阻抗参数(如期望惯量、阻尼和刚度)来控制机器人末端执行器与环境之间的相互作用力。这样可以在保证轨迹精度的同时,实现一定的柔顺性和鲁棒性。
3. DMP模型的优势
- 高度非线性:DMP模型通过引入非线性控制项,能够模仿复杂的轨迹形状,提高轨迹模仿的精度和灵活性。