先進控制

導納控制

導納控制是阻抗控制的鏡像:它不是接收一個期望位置、然後產生讓步的力,而是接收一個測得的力、然後產生指令運動。機器人帶著一個力感測器,感知外界推它有多用力;控制器讀取這個推力,決定要朝哪個方向、移動多遠、移動多快來作回應,彷彿機器人本身就是一套被手按壓的虛擬彈簧加阻尼器。於是當你靠在機器人上時,它感知到你的推搡,便按你編程設定的量滑開——推得重,動得大;輕輕一碰,動得小。

為什麼要有兩種追求同樣柔軟、親和接觸手感的做法呢?歸根結底取決於機器人的硬體。一隻天生剛硬、帶減速器、做位置控制的工業機械臂,很難讓它自己溫柔地「讓一讓」,但它極擅長精確地走到被指令的位置——於是你在它腕部裝上力感測器,讀取接觸力,把它轉換成位置指令:這就是導納控制。而一隻本就能自由活動、可反驅的輕巧機械臂,則更適合相反的做法(阻抗控制)。因此,導納控制讓一台剛硬、精準的機器,假扮出它在機械上根本做不到的那份柔軟。

代價在於,這套方案完全依賴它的力感測器,並依賴把控制迴路閉合得足夠快;在非常剛硬的接觸中,它可能變得抽搐或不穩定,因為微小的額外一推會被讀成很大的力,從而觸發很大的移動。調好虛擬的質量、剛度和阻尼,正是讓它保持平滑而安全的功夫所在。

一名工人抓住一隻笨重工業機械臂上的工具,把它往夾具方向拉。腕部感測器感知到這股拉力,導納控制便讓這隻剛硬的手臂隨著人手一起漂移,彷彿毫無重量。

感知力,發出運動指令——剛硬的機器假扮出柔軟。

經驗法則:導納控制適合帶腕部力感測器、剛硬而精準的機械臂;阻抗控制適合輕巧、本就能反驅讓步的機械臂。

又稱
位置型柔顺控制位置型柔順控制