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龙图腾网获悉南京理工大学申请的专利一种基于接触力矩补偿的柔性关节空间机器人快速阻抗控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115972195B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-21发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211389736.3，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权一种基于接触力矩补偿的柔性关节空间机器人快速阻抗控制方法是由陆玉叶;郑先杰;高鼎峰;余朝宝;刘辽雪;郭毓;吴益飞;郭健设计研发完成，并于2022-11-08向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于接触力矩补偿的柔性关节空间机器人快速阻抗控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于接触力矩补偿的柔性关节空间机器人快速阻抗控制方法，首先基于柔性关节空间机器人的动力学模型确定其状态空间方程，之后依次构建接触力矩补偿器、期望阻抗模型以及固定时间干扰观测器，确定补偿接触力矩、阻抗误差中间值以及外部干扰；随后根据避奇异辅助函数以及辅助系统状态量构建有限时间阻抗控制器，确定空间机器人的实际输入力矩，完成对柔性关节空间机器人的阻抗控制。本发明的技术方案能够提高控制系统的鲁棒性，而且可以解决控制过程中可能出现的输入饱和问题，能够使阻抗误差快速收敛，有效克服外部扰动和输入饱和的影响，提高了接触力的控制精度。

本发明授权一种基于接触力矩补偿的柔性关节空间机器人快速阻抗控制方法在权利要求书中公布了：1.一种基于接触力矩补偿的柔性关节空间机器人快速阻抗控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1、构建柔性关节空间机器人的动力学模型，并确定其状态空间方程： 步骤1-1、构建柔性关节空间机器人的动力学模型： 其中，q＝[q0qmT]T∈R3qm＝[q1q2]T为空间机器人基座与机械臂连杆的转角，θ∈R2为空间机器人的机械臂关节电机转角，Mq∈R3×3,Jm∈R2×2分别为空间机器人与机械臂关节电机惯量矩阵，为空间机器人科氏力和向心力的矩阵，K＝diagk1,k2为机械臂关节刚度对角阵，τ0∈R1,τm＝[τ1τ2]T为基座和机械臂关节电机输出的控制力矩，τd∈R3为外部干扰力矩，τe＝JTqfe∈R3是空间机器人与服务目标之间的接触力矩，JTq是空间机器人关节空间到任务空间的雅可比矩阵，fe为空间机器人与服务目标之间的接触力； 步骤1-2、确定柔性关节空间机器人的状态空间方程： 其中，ud＝M-1x1τd，Kb＝diag1,k1,k2，a1＝diag0,1,1，a2＝[0I2]T，I2为2阶单位矩阵，a3＝[100]T； 步骤2、构建关节空间下的接触力矩补偿器： 其中，v为接触力矩补偿器的速率因子，tc为空间机器人和服务目标的首次接触时间，Kd＝diagKd1,Kd2,Kd3∈R3×3为期望刚度矩阵，τf＝JTqfd为期望接触力矩，fd表示期望末端执行器作用于服务目标上的接触力，即期望接触力； 步骤3、构建柔性关节空间机器人关节空间下的期望阻抗模型，表征阻抗误差，确定阻抗误差中间向量z： e1＝x1-yd 其中，Λ，Γ均是正定对角矩阵，Md＝diagMd1,Md2,Md3表示期望惯量矩阵和期望阻尼矩阵，表示补偿后的期望接触力矩，τa为中间变量，yd表示期望轨迹； 步骤4、构建固定时间干扰观测器，获取对空间机器人造成影响的外部干扰估计值： 其中，和为干扰观测器状态向量，表示系统状态x2和外部干扰ud的估计值，g1＞0、g2＞0、α∈1,1.5和β∈0.5,1为固定时间干扰观测器系数，且满足δ∈0,1是放大因子； 步骤5、构建避奇异辅助函数，处理动态面方法中虚拟控制律求导奇异问题： 其中，εa是一个很小的正常数； 步骤6、构建抗饱和辅助系统，获取空间机器人的处理基座和关节执行器即控制力矩陀螺和关节电机输入饱和的辅助系统状态量： h1＝diagh11,h12,h13 h2＝diagh21,h22,h23 h3＝diagh31,h32 h4＝diagh41,h42 gbχb＝[gχb1gχb2gχb3]T Δτ0＝τ0-τc0 Δτm＝τm-τcm 其中，χ和χ分别为处理基座和关节执行器即控制力矩陀螺和关节电机输入饱和的辅助系统状态量，h、h、h和h为辅助系统参数； 步骤7、基于动态面方法与步骤1中的状态空间方程，根据步骤4中的干扰估计值、步骤5中的避奇异辅助函数以及步骤6中的辅助系统状态量，构建有限时间阻抗控制器，确定空间机器人的实际输入力矩，完成对柔性关节空间机器人的阻抗控制： 步骤7-1、确定柔性关节空间机器人的虚拟控制律x3,d以及基座的实际控制律τc0 3,d＝acd 其中，为控制器参数，gs＝[gsb1gsb2gsb3] 表示误差面，s和s表示过渡状态、ω,ω∈R为非线性滤波器，表示参考角速度，表示参考角加速度； 步骤7-2、确定柔性关节空间机器人的虚拟控制律x4,d： 其中：σi为时间常数； 步骤7-3、确定柔性关节空间机器人机械臂的实际控制律τcm： 其中，为控制器参数； 步骤7-4、对柔性关节空间机器人基座和机械臂的实际控制律τc0和τcm进行物理约束，得到柔性关节空间机器人基座和机械臂的实际输入力矩： 其中，τimax和τimin分别表示执行器能够提供的正向和反向的最大力矩。

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