力控机器人反馈有哪些？

机器人力控的主线是力检测设备。对于机器人力控制，除了控制策略外，另一个重要环节是如何检测机器人与环境之间的互动信息。对于位置控制，最常用的是在电机尾部添加编码器；在力控制的发展历史上，检测方法也发生了一些变化。

1)关节电流反馈

如前所述，该方法仅适用于直接驱动或减速比较小的情况。在这些情况下，关节摩擦非常小，可以确保识别和校准的精度，然后确保获取交互信息的精度。你会在早期的论文中看到两个机器人：CMUDirectDriveArm，MITSerialLinkDirectDriveArm。目前这类研究很少，主要是摩擦模型的复杂性无法解决。

2)末端/腕部多轴力矩传感器

这种方法已经使用了很长时间，仍然广泛应用于机器人抛光、装配等领域。这种检测方法非常直接，即传感器直接检测到与外部环境相关的力信息。

表面上看，这种检测方法是完美的，但原则上有很大的缺陷：noncolocatedmodes。这个词的意思是，检测元件的检测量与实施元件不在一起，即力检测是在末端实现的。然而，实际实施元件（即电机）远离末端，两者之间有机器人的机械本体。noncolocatedmodes它将限制机器人力控制的动态性能，机器本体惯性大，带宽低。因此，基于终端检测力模式的力控制响应缓慢，带宽低。现在，一些机器人的研磨不能仅仅通过终端扭矩传感器完美实现，原因可能就在这里。

在刚性环境下，这种力控方法的稳定性也较低。上图显示了与铝件表面接触和皮肤表面接触下的阶跃响应。此外，末端只能检测一小部分区域（扭矩传感器安装后）的交互信息，也需要校准。

终端配合导纳控制，在机器人组装、多机器人合作等领域仍有许多应用。

3)底座多轴力矩传感器

将放置在末端的扭矩传感器移动到机器人的底座，以检测整个手臂的交互信息。这种方法在学术研究中闪现，这是不可避免的noncolocatedmodes校准和识别的过程更为复杂。

4)关节扭矩传感器

单轴扭矩传感器安装在机器人的每个关节上。这样可以避免noncolocatedmodes，由于传感器靠近电机，避免了机器人机械本体动态特性的干扰。这种力控方式的带宽更高，动态响应更快。然而，它检测到的扭矩信息包含更多的重扭矩、惯性扭矩和其他信息，需要通过系统识别和校准来提取交互信息。关节类型的另一个优点是，它可以检测整个臂的交互信息，它可以控制关节扭矩的输出，这与上述方法基本上是不必要的。此外，关节扭矩反馈对位置控制也有很大的帮助。在20世纪80年代和90年代，关节扭矩传感器有很多研究。如果你感兴趣，你可以搜索关键字：jointtorquecontrol,jointtorquefeedback。

这种方法具有更好的力控制动态特性和成熟的理论研究。然而，在实践中，传统工业机器人很少使用这种方法进行力控制。我们主要采用终端式，可能是由于机械结构的复杂性。

5)谐波减速器式

关节扭矩传感器本质上是一个扭矩弹簧，通过检测扭矩弹簧的变形，然后获得扭矩。谐波减速器本质上是一个弹性体，因此原则上，我们也可以乘以谐波两侧的角度差，然后乘以谐波的刚度，其效果相当于关节扭矩传感器。这些研究也很少，主要是因为谐波变形的特性非常复杂，并且有固定频率的扭矩波动。对这些研究感兴趣的人可以

6)串联弹性驱动

以上方法都是以控制力为目标实现机器人力控制的。众所周知，扭矩检测的原理是存在机械变形。我们能通过控制机械变形来控制扭矩吗？答案是肯定的。这种想法将机器人力控制问题转化为扭角位置控制问题。这种机器人关节可以称为SEA（serialelasticactuator,串联弹性驱动)，包括两个编码器和一个关节扭矩传感器，结构最复杂，代表性产品是iiwa。SEA1995年，相关研究是机器人力控制最热门的方向，包括机械臂、康复机器人、足型机器人等。

7)肌电信号型

这种方法的力控制主要用于康复机器人，尤其是外骨骼。肌电信号产生于肌肉自主收缩过程中，可以提取用户自主扭矩信息，即用户与外骨骼之间的互动信息。

肌电信号延迟小，信噪比高，但肌电信号-扭矩模型复杂，非线性和时变性强，限制了这种方法的力控性能。