机器人行业研究报告：力控、力传感器（23页）

行业报告下载 2023年08月09日 07:37 管理员

主动柔顺控制需要机器人获取对力信息和位置信息的反馈，利用力与位置的反馈信息结合相应算法去主动控制机器人运动或者作用力，分为直接力控和间接力控、混合位置/力控。间接力控：间接力控不是单纯的控制力或者控制位置，而是控制力与位置的相对关系，使得与机械臂的末端弹性结构通过软件算法来实现力控。间接力控根据控制原理的不同又分为导纳控制和阻抗控制。 1）导纳：导纳控制广泛应用于实现机器人的主动柔顺从而完成拖动示教，其主要原因是导纳控制器能够建立环境与机器人之间的动态关系，利用虚拟刚度、阻尼、惯性参数创建从力到运动的映射。通过调节上述三种参数，改变机器人柔顺特性，使机器人服从人类施加的力并做出相应的运动。

阻抗：阻抗控制是将控制器等效为阻抗系统，输入位置输出力。是由 Hogan 于 1985 年提出的主动柔顺控制策略，是目前柔顺控制使用较多的方法之一。阻抗控制本质为建立机器人在与环境交互过程中所受外界环境交互力与机器人姿态之间的映射关系，从而实现根据外界交互力调节机器人姿态的功能，进而实现机器人的主动柔顺。被动柔顺控制指的是在力觉控制的末端执行器环节安装一个机械弹性结构（弹簧、阻尼），进而实现力控，Starl ETH 机器人属于这类力控方式，根据 StarlETH 机器人的相关论文表明，Starl ETH 内部的核心元件是高柔顺性系列弹性制动器，这种设计实现了扭矩的可控性，并且能够对接头角度、电机角度、弹簧的偏转实现精准测量。 Starl ETH 机器人的关键元件为轻质高阻尼球型脚，通过内部的力敏电阻器感受力的变化，前端的传感器还包括 IMU 感受角速度和加速度来控制运动。