45、机器人力控制方法解析

机器人力控制方法解析

一、机器人柔顺控制概述

在机器人柔顺控制中，控制器设计的主要目标并非实现最小跟踪误差。相反，控制器增益通常有意设置得相对较小，目的是确保机器人与环境之间的相互作用力较为柔和，避免对环境或机器人的机械部件造成潜在损坏。

当预计机器人将与环境接触时，需要根据物体形状和接触位置，将期望的运动轨迹精确地定位在环境内部一点。因此，在这种控制方法中，轨迹跟踪的精度相对较低，重点在于保证机器人与环境之间实现期望的柔顺交互。

二、直接力控制

1. 柔顺控制的局限性

   • 力测量不准确 ：柔顺控制结构中未集成力传感器，无法精确测量机器人与环境之间的相互作用力，只能通过环境的弹性模型进行估算。而这种估算的准确性依赖于对机器人末端执行器位置的高精度测量，成本较高。
   • 力 - 运动关系简化 ：仅使用线性弹簧 - 阻尼器模型来简化机器人内部相互作用力与运动之间的关系，且仅适用于稳态情况。因此，这种方法无法控制动态力与运动之间的相关性，也无法调整其瞬态行为。
   • 适用场景有限 ：只能针对恒定输入调整稳态行为，而在机器人应用中，恒定输入情况较为少见。

2. 直接力控制的需求
   在许多机器人应用中，如窗户清洁机器人、在板上进行书法创作的机器人或精确研磨表面的机器人，机器人末端执行器在沿着期望路径运动时，需要控制与环境的