2021-01-01 19:50
来源:
机器人网.
力控制一般泛指机器人 应用领域中，利用力传感器 作为反馈装置，将力反馈信号与位置控制（或速度控制）输入信号相结合，通过相关的力/位混合算法，实现的力/位混合控制技术。也称力/位混合控制技术，简称力控制。
该技术是机器人技术发展的主要方向之一，目的是为机器人增加了触觉，一般与机器人视觉技术相结合，共同组成机器人的视觉和触觉。
力控制技术主要分为关节力控制技术和末端力控制技术。其中关节力控制指机器人各关节均具备一个力/力矩传感器，而末端力控制指机器人末端装有一个力传感器（1~6维传感器）。
发展背景
机器人在完成一些与环境存在力作用的任务时，比如打磨、装配，单纯的位置控制会由于位置误差而引起过大的作用力，从而会伤害零件或机器人。机器人在这类运动受限环境中运动时，往往需要配合力控制来使用。
位置控制下，机器人会严格按照预先设定的位置轨迹进行运动。若机器人运动过程中遭遇到了障碍物的阻拦，从而导致机器人的位置追踪误差变大，此时机器人会努力地“出力”去追踪预设轨迹，最终导致了机器人与障碍物之间产生巨大的内力。
而在力控制下，以控制机器人与障碍物间的作用力为目标。当机器人遭遇障碍物时，会智能地调整预设位置轨迹，从而消除内力。
常见应用领域
在目前的工业界几乎仍在沿用传统的位置控制技术，典型应用如：机器人沿着事先规划好的轨迹在封闭、确认的空间中运动；或者机器人得到从视觉系统（Vision System）的反馈，使得位置控制机器人具备一定适应外界可变环境的能力。
但是在某些应用场合中——需要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，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。
随着工业品工艺标准的提升，越来越多的制造工艺仅靠工业机器人传统的位置控制难以胜任。
例如：精密零部件的柔性装配、一致性较差的复杂曲面打磨，尤其在一致性较差的复杂曲面打磨应用上，传统的位置控制方式很可能因工件一致性差导致的位置误差而引起系统瞬间过载，造成工件或机器人的损坏。
大多数金属工件在通过焊接、铸造等基础加工工序成型后，还需进行打磨、抛光、去倒角等精细化修整工序才能达到验收的合格标准。
打磨过程中产生的大量弥漫性粉尘、腐蚀性切屑液及嘈杂的噪音很容易导致产生操作人员伤害的安全事故。同时人工打磨也面临生产效率低、产品精度差及产品成型的一致性差等弊端，给生产带来了较大的不确定性。
现阶段的打磨去毛刺作业之所以难以摆脱人工来实现自动化，最大的技术难点是需要精准的力度控制。工件打磨的精度和一致性较大程度上取决于打磨工具同工件接触面是否保持恒定压力，这就需要通过实时力控技术控制工业机器人打磨过程的磨削力。
力控的精度及反馈速度决定了产品的打磨效果。因此，机器人力控技术成为实现企业高效自动化打磨亟待解决的问题。
3种力反馈方式
硬件层面的力传感器与力反馈测量主要有如下3种方式：
①电流环（Current loop）：通过电机的电流闭环做力闭环反馈控制，适用于直驱电机（Direct Drive Motor）或者带小减速比（Reduction Ratio小于10）的应用场景，诸如小型阻抗控制的人机交互的机械臂和小型四足等；
②力/力矩传感器（Force Torque Sensor）: 直接使用商用的六维力/力矩传感器，比如说典型的ATI或者Robotiq公司。而在人型机器人之中，通常将力/力矩传感器安装在脚掌与踝关节、机械手与腕关节之间，测量末端执行器（机械手或者脚掌）与外界环境交互的受力情况；
③弹性体（Compliant Structure）: 设计弹性体集成在驱动器对外输出端之前，往往会形成SEA，通过弹性体形变测量力矩，往往适用于人型机器人集成度较高和驱动器输出力矩要求较高的应用场合。
有了力控制，还需要位置控制吗
位置控制是一直需要的，行业共识是：“必须引入力/力矩控制，未来的控制需要有两个控制量，纯位置控制是要被淘汰的。”
以工业机械臂做表面抛光的应用场景为例：表面抛光力控只需要存在在与抛光表面垂直的方向上，即严格控制末端执行器与抛光表面的接触力，但对于其他方向的运动，是不存在需要力控要求的，单纯的位置控制就可以实现。
而当抛光工序结束的时候，控制器 又要切回纯位置控制，将机械臂收回，未来的控制器是需要具备在位控和力控两种技术之间灵活切换的能力。返回搜狐，查看更多
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协作机器人是整个机器人产业链中一个非常重要的细分类别，作为现如今非常热门的研究方向，国际机器人企业陆续推出了多款协作机器人产品，国内也有很多知名厂商推出国产协作机器人，如大族机器人推出的Elfin系列协作机器人、Elfin-P系列协作机器人以及MAiRA多感知智能机器人助手等。大族机器人不同产品系列展示既然已经有非常成熟的工业机器人，为什么还要研发使用协作机器人呢？这里就不得不说一说协作机器人的优势了，其核心优势主要有以下三点：第一，安装更便捷。由于不需要安装安全护栏，所以它可以放置在工厂的任意位置，并且可以随意调整位置。第二，调试更简单。不需要具备专业的知识，只需要简单地移动机器人的身体就可以进行示教。第三，减少安全事故。相比工业机器人，协作机器人更容易控制。这些相对工业机器人的优势，都是由协作机器人的结构特征来决定的：协作机器人和工业机器人的区别是什么？国产协作机器人怎么样？首先是它的扭矩传感器。协作机器人有六个扭矩传感器，它们可以检测碰撞并确保安全，并且使机器人的移动更加精确。其次是伺服驱动模块的安装位置。伺服驱动模块通过电流来控制移动机器人。工业机器人的伺服驱动模块一般安装在控制柜当中，而协作机器人则安装在它的每一个关节处。通过对机器人的位置值进行双重计算，所以比起工业机器人来说，协作机器人更加精确和安全。六轴协作机器人的柔性关节此外，协作机器人还具有自动化、智能化、柔性化的特点。作为机器人行业第二条增长曲线，协作机器人代表了机器人应用的下一个时代。那就是机器并不会完全替代人，而是与人走向一种繁荣共生的状态，人机协作将充分发挥机器的高效与人类的智慧，创造更多的生产力。大族协作机器人但是众所周知，核心技术一直国内机器人面临的卡脖子问题，控制系统、伺服系统、减速器等零部件的国产化没有得到很好的解决。正是基于国外品牌的垄断和国内产业升级的迫切需求，作为，协作机器人行业的领军者，国产机器人品牌的中坚，大族机器人坚持“用机器人技术为人民服务”，致力于生产出更人性化、更智能的协作机器人产品。”协作机器人和工业机器人的区别是什么？国产协作机器人怎么样？发展至今，大族机器人拥有的核心技术就已经包括但不限于电机、伺服驱动器、控制器、传感器等机器人核心零部件技术，和多传感器融合技术、高精度机器人控制技术、机器人安全技术、人机自然交互技术、机器人自学习和互学习技术等智能机器人技术。逐渐提升了国产协作机器人的自主选择性及话语权。经过10多年工业经验的积累，大族机器人已经实现核心部件的自主可控，其中包括了行业门槛较高的伺服系统、直驱电机、光栅编码器及双关节模组等核心部件。大族机器人之所以取得如此大的成就，得益于其在研发团队上的巨大投入。据介绍，大族机器人的技术团队主要来自北京航空航天大学，并在德国子拥有公司，拥有来自弗朗恩霍夫协会、德国人工智能研究中心和汉堡工业大学的核心技术团队。汇集了超过100多个国家和地区的世界顶级的机器人和人工智能领域的科学家，能迅速打破国外垄断，实现国产协作机器人自主研发生产就不难理解了。大族智能协作机器人MAiRA 目前，大族机器人在协作机器人之上更进一步，研发了智能协作机器人MAiRA，在不断领跑国内协作机器人自主研发第一阵营的基础上，率先开启了智能协作机器人的新时代，以自主可控的核心技术、稳健的产品生态链以及在各个行业的广泛应用。未来，有理由相信，大族机器人将有更多惊喜带给行业。}