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龙图腾网获悉中国工程物理研究院计算机应用研究所申请的专利无力传感器的协作机器人主动柔顺交互控制方法及系统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：CN119871467B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-10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：202510386809.0，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权无力传感器的协作机器人主动柔顺交互控制方法及系统是由任晓前;罗凯一;熊建巧;李立;沈文文;李随城;贺梓洲设计研发完成，并于2025-03-31向国家知识产权局提交的专利申请。

本无力传感器的协作机器人主动柔顺交互控制方法及系统在说明书摘要公布了：本发明涉及协作机器人控制领域，具体为一种无力传感器的协作机器人主动柔顺交互控制方法及系统。该方法通过交互力估计系统实时估计人机交互力，无需额外传感器，降低硬件成本；利用阻抗模型优化系统通过策略迭代求解最优阻抗模型，适应不确定的交互环境；并通过主动柔顺交互控制系统修正机器人参考轨迹，实现精准可靠的柔顺控制。主要方案包括：基于广义动量的交互力估计、目标阻抗方程建模、性能指标函数优化及屏障李雅普诺夫函数控制输入设计。该方法解决了传统协作机器人硬件成本高、交互适应性差、控制不稳定等问题，适用于智能制造、医疗健康等领域的人机交互场景。

本发明授权无力传感器的协作机器人主动柔顺交互控制方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种无力传感器的协作机器人主动柔顺交互控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：基于机器人状态，通过交互力估计系统对人类与协作机器人发生物理接触的交互过程中的交互力进行估计，得到交互力信息；步骤2：将机器人状态和步骤1得到的交互力信息传递给阻抗模型优化系统，通过策略迭代求解模块返回最优阻抗模型，调整机器人的动态特性使其适应不确定的交互环境；步骤3：将机器人的初始参考轨迹和步骤1得到的交互力代入步骤2得到的最优阻抗模型中，得到实际参考轨迹，并通过主动柔顺交互控制系统求解机器人的控制输入，使协作机器人能够跟踪实际参考轨迹，以实现主动柔顺交互控制；其中参考轨迹包括：任务空间参考轨迹：机器人末端执行器在三维空间中预期的运动路径；关节空间参考轨迹：定义了每个关节如何随时间移动以实现任务空间中的预期路径；所述步骤1包括：步骤1.1：通过柔性关节协作机器人动力学方程以及机器人的广义动量，建立交互力观测系统模型，其中柔性关节协作机器人的动力学方程如下: 表示柔性关节机械臂的惯性矩阵,表示柔性关节机械臂的科氏力矩阵,为机器人所受的重力，为机器人受到的人机交互力矩，为控制力矩，表示电机的惯性矩阵，表示关节的刚度矩阵，表示关节角度向量，表示关节角速度向量，表示关节角加速度向量，表示电机角度向量，表示电机角加速度向量，其中“”表示一阶导数，“”表示二阶导数；机器人的广义动量为： 从而柔性关节协作机器人的交互力观测系统模型写为： 其中表示的转置；步骤1.2：基于交互力观测系统模型，设计改进的交互力鲁棒估计方法，将机器人状态输入，实时估计交互力矩，具体如下：定义交互力估计误差为：，其中为交互力矩的估计值，交互力矩的估计值通过以下公式计算得到： 其中表示广义动量观测器的输出，表示在时间时的机器人系统动量，和都是正定的对角矩阵，且，表示鲁棒项；所述步骤2包括：步骤2.1：建立目标阻抗方程，描述机器人的位置、速度变化量以及与人相互作用力的状态变化关系，具体建立如下的目标阻抗方程对人机交互进行建模： 其中分别为未知的质量、阻尼和刚度矩阵，其中表示机器人的位置变化量，表示速度变化量，表示加速度变化量，表示交互力；步骤2.2：基于目标阻抗方程，结合机器人的位置变化以及与人相互作用力，确定性能指标函数，形成二次规划问题，性能指标函数设置如下： 其中状态量满足以下状态方程： 其中表示的逆矩阵，表示的单位矩阵；其中都是对称的权值矩阵，和为已知的矩阵，为辅助变量；步骤2.3：通过策略迭代求解模块的计算因子迭代更新和阻抗参数迭代过程，求解二次规划问题，获得最优阻抗模型：步骤2.3.1：基于步骤2.2的状态方程，设计状态反馈控制输入使步骤2.2的性能指标函数最小化： 其中表示最优增益；所述步骤3包括：步骤3.1：将机器人的初始参考轨迹和步骤1得到的交互力信息代入步骤2得到的最优阻抗模型中，求解机器人的轨迹修正值，对机器人的初始参考轨迹进行修正，得到实际参考轨迹；轨迹修正值为优化变量的子向量： 从而对初始参考轨迹进行修正，获得实际参考轨迹： ；步骤3.2：通过关节空间运动解算模块将机器人的实际参考轨迹转换为关节空间的数值解，得到关节空间参考轨迹： 对积分即得到关节空间参考轨迹，其中表示雅可比矩阵的逆矩阵；步骤3.3：基于屏障李雅普诺夫函数，采用反步递推法从关节空间参考轨迹推导柔性关节协作机器人的控制输入，使机器人能够跟踪实际参考轨迹。

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