先进控制

导纳控制

导纳控制是阻抗控制的镜像:它不是接收一个期望位置、然后产生让步的力,而是接收一个测得的力、然后产生指令运动。机器人带着一个力传感器,感知外界推它有多用力;控制器读取这个推力,决定要朝哪个方向、移动多远、移动多快来作回应,仿佛机器人本身就是一套被手按压的虚拟弹簧加阻尼器。于是当你靠在机器人上时,它感知到你的推搡,便按你编程设定的量滑开——推得重,动得大;轻轻一碰,动得小。

为什么要有两种追求同样柔软、亲和接触手感的做法呢?归根结底取决于机器人的硬件。一只天生刚硬、带减速器、做位置控制的工业机械臂,很难让它自己温柔地“让一让”,但它极擅长精确地走到被指令的位置——于是你在它腕部装上力传感器,读取接触力,把它转换成位置指令:这就是导纳控制。而一只本就能自由活动、可反驱的轻巧机械臂,则更适合相反的做法(阻抗控制)。因此,导纳控制让一台刚硬、精准的机器,假扮出它在机械上根本做不到的那份柔软。

代价在于,这套方案完全依赖它的力传感器,并依赖把控制回路闭合得足够快;在非常刚硬的接触中,它可能变得抽搐或不稳定,因为微小的额外一推会被读成很大的力,从而触发很大的移动。调好虚拟的质量、刚度和阻尼,正是让它保持平滑而安全的功夫所在。

一名工人抓住一只笨重工业机械臂上的工具,把它往夹具方向拉。腕部传感器感知到这股拉力,导纳控制便让这只刚硬的手臂随着人手一起漂移,仿佛毫无重量。

感知力,发出运动指令——刚硬的机器假扮出柔软。

经验法则:导纳控制适合带腕部力传感器、刚硬而精准的机械臂;阻抗控制适合轻巧、本就能反驱让步的机械臂。

又称
位置型柔顺控制位置型柔順控制