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PROJECT 01 机器人建模与控制

柔性关节机器人

构建区分电机侧与连杆侧的柔性关节机器人模型,围绕负载变化、串级控制和刚度补偿完成可复核的仿真验证。

个人职责
动力学建模、状态估计、控制补偿与仿真验证
工程对象
三自由度柔性关节机器人 · 电机侧与连杆侧双侧模型
工具
Python · MuJoCo · NumPy / SciPy · PyTorch
三自由度柔性关节机器人仿真模型

三自由度柔性关节机器人模型,用于任务轨迹和控制链路验证。

01 工程问题与个人工作 Problem & Scope

柔性关节中的电机侧、关节弹性和连杆侧状态并不相同,需要在负载变化和任务轨迹下分别建模并估计可用于控制的状态。

01RESPONSIBILITY

建立电机侧与连杆侧分离的三自由度动力学模型,完成解析动力学、静态平衡和步长检查。

02RESPONSIBILITY

实现在线负载估计、串级控制和冻结刚度网络逆补偿,验证控制链路在不同任务条件下的行为。

03RESPONSIBILITY

使用 MuJoCo 仿真、解析交叉检查和多组确认试验复核模型与控制实现。

02 建模与运动控制流程 Workflow
  1. 01

    任务轨迹定义

  2. 02

    双侧动力学建模

  3. 03

    状态与负载估计

  4. 04

    串级控制

  5. 05

    仿真与交叉复核

03 模型与控制验证 Verification
CHECK 01

双侧动力学交叉检查

区分电机角与连杆角,将解析动力学与 MuJoCo 对象响应对照,结合静态平衡和三档步长检查核对模型与数值设置。

CHECK 02

负载变化下的控制比较

材料记录三档负载下的独立确认仿真,以固定零负载对照比较平均关节跟踪误差;该指标不直接等于末端定位精度。

CHECK 03

离线刚度模型与数值逆

刚度网络在无噪声数据上离线标定,闭环时冻结权重;通过域内转矩误差与二分逆残差分别核对模型拟合和数值求逆。

CHECK 04

组件贡献与失败分析

在冻结名义任务中进行多方法配对消融,保留失败终态;扩展刚度变化场景存在插入超时,结论限定于相应任务与条件。

04 模型与公开边界 Model Boundaries
  • 对象为三关节平面仿真机器人;几何参考开源 PincherX-100 网格,动力学另行建立。
  • 刚度网络采用离线标定与冻结权重;控制效果受负载、任务和刚度场景影响。
  • 当前证据来自仿真与历史验证记录,不代表实机部署、完整控制链硬实时或所有鲁棒工况通过。