12、机器人力控制与装配技术解析

机器人力控制与装配技术解析

在工业自动化领域，机器人的力控制和装配任务是关键的研究方向。本文将深入探讨机器人力控制和装配的相关技术，包括力控制方法、装配策略以及被动力控制与关节柔顺性等方面。

力控制概述

力控制在机器人操作中具有重要作用，常见的力控制任务包括协作操作和销孔装配。在协作操作中，一个机器人引导期望路径，另一个机器人根据第一个机器人施加的力跟随轨迹。销孔装配任务则要求末端执行器在接触表面时停止，检测到孔后可沿垂直孔方向移动，但在其他方向受限。

力控制方法

• 研究机器人的力控制算法 ：对于研究机器人，关节处的扭矩控制在设计力控制算法中起着重要作用。常见的方法包括刚度、阻抗、导纳和混合控制等。然而，这些机器人由于精度低、有效载荷能力小、耐用性差和初始资本成本高等因素，在工业中并不常见。
• 工业机器人的力控制限制 ：工业机器人制造商通常限制对机器人关节伺服的固有控制参数、控制器增益、动态常数（如质量惯性矩和连杆质量）等的访问，这限制了适合特定应用（如柔顺操作和交互控制）的机器人的开发。
• 几种力控制方案
  • 外部力控制环 ：基于围绕机器人现有定位系统的外部力控制环的控制器设计，通过手腕处的力传感器感测外部力，使用位置控制器控制末端执行器。这种方法简单，对执行器系统中的干扰具有较高的抑制能力。
  • 交互控制环 ：提出了一个外部交互控制环，用于计算机器人内部任务空