先進控制

力控制

力控制就是讓機器人關心「自己推得有多用力」,而不是「自己確切在哪裡」。在普通的位置控制裡,機器人只顧追逐一個目標點,對碰到什麼渾然不覺;這在空中沒問題,可一旦接觸就會出大事——只靠位置把拋光墊壓向表面,多走一毫米就意味著要麼沒接觸上,要麼把工件壓裂。力控制把目標反轉過來:告訴機器人去維持比如說穩定的十牛頓推力,它便不斷調整運動來把這個力保持正確——表面鼓起處就鬆一鬆,凹下去處就壓進去。

要做到這一點,機器人需要觸覺——通常是一個力/力矩感測器(裝在腕部、測量推力和扭轉的量具),或是能直接感到阻力的關節。控制器把感受到的力與想要的力相比較,再推動機器人去縮小二者之差,這就跟你打磨木頭一模一樣:你不會去想手的精確高度,你想的是「壓得剛剛好」,讓手隨著木紋起起伏伏。正是這種讓步的、由觸覺引導的行為,使得力控制也被稱為柔順控制。

純粹的力控制很少在所有方向上同時使用。在真實任務裡,機器人會在不同方向上把它與位置控制混搭——側向保持位置,同時調節壓入表面的力——而阻抗控制和導納控制正是把二者融合在一起、表現良好的常用做法。凡是機器人必須與世界協同工作、而非盲目對抗的活計,力控制都是其核心:裝配、研磨、輕柔抓取,或與人安全地發生身體接觸。

一隻給金屬邊緣去毛刺的機器人,被要求保持恆定的打磨力。當邊緣高低起伏時,手臂便隨之進進出出,把那個壓力維持得分毫不差,磨出任何剛性位置程序都比不上的光潔表面。

瞄準的是恰當的力道,而不是恰當的位置。

在同一個方向上,你無法同時嚴格控制位置和力——推得更用力,就必然要移動得更深入。像混合位置/力控制這樣的方案,會把任務分攤到不同方向上,以避開這一矛盾。

又稱
compliant control柔顺控制柔順控制