关于机械臂的阻抗/导纳控制、混合力位控制与力传感器
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发布时间：2024-10-24 13:20
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时间：2024-10-26 21:37
这篇文章从工程应用的角度对机械臂上常用的力交互控制方法进行了概述，主要包括阻抗/导纳控制、混合力位控制与力传感器，旨在为大家提供全面的认识。
力交互控制分类主要包括直接力控、间接力控、被动/主动柔顺控制、阻抗/导纳控制和混合力位控制等。其中，阻抗/导纳控制和混合力位控制是工程应用中的主流方案。
阻抗/导纳控制的主要目的是使机器人呈现质量-阻尼-弹簧的二阶系统动态特性。在笛卡尔空间中，阻抗/导纳控制可以直观地影响我们与机器人交互的轻柔性，例如弹簧刚度值越小，拖动机器人越轻盈。二阶系统的阻尼特性则会影响机器人各关节抗外界机械扰动的能力，阻尼值越大，震荡的几率越小。
混合力位控制是将末端执行器的位置与力拆分到两个独立的解耦子空间来处理，在实际应用中一般会将这两个独立子空间设定为与物体接触的切向面作为位置空间，法向面作为力空间。混合力位控制需要求在机械臂末端执行器上安装多维力/力矩传感器。
力传感器在机械臂力交互控制中扮演着重要的角色。末端力传感器对处理笛卡尔空间的力有着很大的性能优势，但价格较高；关节力传感器主要优势在于处理轴空间力的能力与较低的价格。
总结来说，阻抗/导纳控制、混合力位控制与力传感器是机械臂力交互控制中的关键技术。阻抗/导纳控制通过调整位置与外力之间的关系，使机器人呈现质量-阻尼-弹簧的二阶系统特性；混合力位控制将位置与力拆分到两个独立的解耦子空间来处理，需要安装多维力/力矩传感器；力传感器在力交互控制中扮演着重要的角色，包括末端力传感器和关节力传感器。
