近期，中心团队在腿臂协作机器人移动作业领域取得重要研究成果，研究论文以“Contact Force/Motion Hybrid control for a Hydraulic Legged Mobile Manipulator via a Force-Controlled Floating Base”为题发表在IEEE/ASME Transactions on Mechatronics（2023年影响因子为6.4）上。宋锐教授和柴汇副研究员为共同通讯作者，中心博士生刘松为第一作者，山东大学为第一单位和通讯单位。
液压腿臂协作机器人具有高功率密度、爆发力强的特点，因此在工程建设、抢险救灾、科学探索等多个大负载作业场景下得到了广泛应用。随着人-机-环境交互的任务的增加，对移动作业的作业柔顺性有着较高的要求，液压腿臂协作机器人需要实现对接触力的控制来执行交互任务。然而，多液压关节系统的高度非线性动力学和模型的不准确性增加了力控制的难度。研究液压腿臂协作机器人面向交互作业的力控制问题，使机器人能够输出较大的力完成大负载作业，又能在交互作业中保持合适的接触力，从而提高机器人作业的全能性。
鉴于此，本文提出了一种面向液压驱动移动机械臂的交互力控制策略，依据腿足基座冗余特性，通过力控基座实现机械臂末端的力控制，从而避开多自由度液压机械臂力控制的难题。在控制策略中将躯干运动、末端运动、交互力控制等任务以及关节约束、摩擦锥约束等限制转化为一个多目标优化的问题，并通过权重矩阵协调各个任务之间的优先级。通过位姿约束分解位置控制与力控制空间，解决了基座输出力与当前腿足机器人基于动力学优化的控制框架之间的冲突，实现躯干运动与力协调输出。该策略在液压腿臂机器人实物样机进行了验证，实现了画圆、推物体等交互作业任务。
该研究得到了国家自然科学基金重点项目和面上项目以及山东自然科学基金等项目的支持，成果提升了腿臂协作机器人的作业能力，可为复杂地形环境下的工程处置提供平台支撑，具有重要的科学意义和实用价值。
论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10301153
