力控关节机器人(关节扭矩传感器力控)

力控机器人本质上属于协作机器人中的一种,其每个关节都带有力矩传感器; [1]  广泛应用在工业、医疗、新零售领域或智能厨房行业。

Franka Emika:

力控关节机器人(关节扭矩传感器力控)_第1张图片

力控机器人每个关节都带有力矩传感器

力矩传感器提供了一种提高机器人力控性能的途径。

力控关节机器人(关节扭矩传感器力控)_第2张图片

更加精确地控制施加在末端执行器(End-Effector)的力比控制末端执行器的位置更加重要时,力控就必须得到引入,即:单单将关节目标位置(Target Position)作为控制输出量远远不能达到应用的要求,必须引入力矩/力控制输出量,或者将力矩/力作为闭环反馈量引入控制。

力控优点:

  1. 是需要与安全地与人类做物理上的交互(Human Robot PhysicalInteraction)
  2. 是需要做到柔顺的阻抗控制(Impedance Control)
  3. 是需要具备在未知环境(Un-perceptive environment)中的运动的能力
  4. 是需要具备快速的动态控制(Dynamical Control)调整能力

高减速比的减速器具有较大的静摩擦力特性

力控关节机器人(关节扭矩传感器力控)_第3张图片

UR3, xMate, iiwa:

力控关节机器人(关节扭矩传感器力控)_第4张图片

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阻抗控制与导纳控制:

阻抗控制和导纳控制的主要区别为如下因果关系:阻抗控制是基于测量的位置(差值)来控制外力,而导纳控制则是基于测量的外力(差值)来控制位置;

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力矩传感器与SEA

力矩传感器的刚度相较于SEA已经非常非常高了,SEA刚度一般是4kNm/rad(iit用的)10kNm/rad(Kuka LWR用的)这个数量级附近的。As we know, 柔性的引入会对驱动器频响和位置控制精度带来负面影响。

力控关节机器人(关节扭矩传感器力控)_第5张图片

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参考文献链接:

为什么我们在机器人运动控制中一直在强调力控?(Force/Torque Control) - 知乎之前介绍波士顿动力(Boston Dynamic Institute)Atlas2的文章和一系列SEA驱动器介绍的文章中,很多人都留言问到了: “为什么你一直在提力控?力控为什么这么重要?”“位置控制(Position Control)与力控(Forc…https://zhuanlan.zhihu.com/p/31811242

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