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力控制

/force control/
条目作者王硕

王硕

最后更新 2023-04-01
浏览 101
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控制机器人的各个关节使其末端表现出一定的力或力矩特性的技术。

英文名称
force control
所属学科
控制科学与工程

在典型工业机器人自动装配、加工、打磨、去毛刺等任务中,力控制对于保证机器人作业的安全性、鲁棒性和可靠性具有重要意义。机器人通过控制其与环境的物理接触以保证作业任务完成。由于环境模型不准确、运动规划控制精度等影响,机器人的末端执行器会偏离期望轨迹,控制器修正位姿偏差过程中可能造成驱动器饱和、接触力过大、接触部件断裂等问题,因此,必须保证接触过程的柔顺才可以克服这一缺陷。而这种柔顺既可以通过弹性元件等结构实现,也可以通过位置伺服系统实现。通过连杆、关节、末端执行器等实现的被动柔顺,结构简单、成本低、响应快,但灵活性差、工作范围小。基于伺服系统的主动柔顺通过接触力和力矩测量反馈到控制器来修正轨迹偏差,实现末端力控制。

力控制方法主要包括关节空间的力控制、笛卡尔空间的力控制、阻抗控制、力位混合控制等。由于物理接触交互状况的复杂性、不确定性,在实际执行中所采用的力控制方法是假设条件仅仅被部分满足的力控制方法。

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