先进控制
力控制
力控制就是让机器人关心“自己推得有多用力”,而不是“自己确切在哪里”。在普通的位置控制里,机器人只顾追逐一个目标点,对碰到什么浑然不觉;这在空中没问题,可一旦接触就会出大事——只靠位置把抛光垫压向表面,多走一毫米就意味着要么没接触上,要么把工件压裂。力控制把目标反转过来:告诉机器人去维持比如说稳定的十牛顿推力,它便不断调整运动来把这个力保持正确——表面鼓起处就松一松,凹下去处就压进去。
要做到这一点,机器人需要触觉——通常是一个力/力矩传感器(装在腕部、测量推力和扭转的量具),或是能直接感到阻力的关节。控制器把感受到的力与想要的力相比较,再推动机器人去缩小二者之差,这就跟你打磨木头一模一样:你不会去想手的精确高度,你想的是“压得刚刚好”,让手随着木纹起起伏伏。正是这种让步的、由触觉引导的行为,使得力控制也被称为柔顺控制。
纯粹的力控制很少在所有方向上同时使用。在真实任务里,机器人会在不同方向上把它与位置控制混搭——侧向保持位置,同时调节压入表面的力——而阻抗控制和导纳控制正是把二者融合在一起、表现良好的常用做法。凡是机器人必须与世界协同工作、而非盲目对抗的活计,力控制都是其核心:装配、研磨、轻柔抓取,或与人安全地发生身体接触。
一只给金属边缘去毛刺的机器人,被要求保持恒定的打磨力。当边缘高低起伏时,手臂便随之进进出出,把那个压力维持得分毫不差,磨出任何刚性位置程序都比不上的光洁表面。
瞄准的是恰当的力道,而不是恰当的位置。
在同一个方向上,你无法同时严格控制位置和力——推得更用力,就必然要移动得更深入。像混合位置/力控制这样的方案,会把任务分摊到不同方向上,以避开这一矛盾。
又称
另见