52、执行器透明度与本体感受的能量成本

执行器透明度与本体感受的能量成本

在机器人技术领域，执行器的性能对于机器人与环境的交互至关重要。本文将探讨执行器的透明度以及本体感受的能量成本，通过接触检测实验、模型和实际应用案例进行详细分析。

接触检测实验、模型与数据

为了量化电机获取信息的能力，引入了接触检测实验。在这个实验中，记录了由称重传感器测量的真实接触力、从电机读数获取的估计接触力，以及检测延迟 (t_r) 和能量损失 (\Delta E)。

接触检测实验

• 实验设置 ：将已知质量 (m_s) 的滑块安装在仪器化的线性导轨上，从不同高度（0.03 m 至 1.1 m）落到固定在执行器输出轴上的铝制连杆末端（连杆具有总惯性 (J_m)、臂长 (r) 和执行器角度 (\theta)）。执行器以阻抗（(k_s = 2.0 \ N·m/rad)，(k_d = 0 \ N·m/rad/s)）进行控制。
• 数据记录 ：
  • 当滑块撞击执行器臂且称重传感器测量的力 (F_{\mu}) 超过 1 N·m 的阈值时，记录为真实接触时间 (t_t)。
  • 线性电位计以 10 kHz 的采样率记录滑块的下落距离，用于确定碰撞时滑块的速度 (v_{s,t}) 和动能 (T = \frac{1}{2}m_sv_{s,t}^2)。
  • 当编码器位置误差达到 0.1 rad 的阈值时，记录为估计接触时间 (t_e)，此时滑块的速度标记为 (\nu_{s,e})，并通过公式和连杆长度 (r) 计算估计接触力 (F_{est})。