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传感器百科时间：2023/1/5 18:31:12 作者： 点击：次
本文从力探测法和力控制理论两个方面探讨了力控制的发展历程。力控理论较为完善，但交互性力检测方法差异较大。现在有两种常用的方法，即铰接式单轴力矩传感器和六轴转矩传感器。文章重点分析了两者扭矩传感器的优缺点。
末端六轴，目前已被广泛采用。四种机器人都有自己的力控装置，它们是通过在机械手末端安装六轴/三轴力传感器来实现的。该力法直接、简便。但是，它有一个主要的原则缺陷：无位置模式。这一术语意味着检测元件的检定测量不同于执行元件，也就是在终端上检测力，但是实际执行元件(即电机)距离终端很远，与机器人的机械本体是分开的。这将限制机器人控制的动态性能，同时，机体惯性大，带宽低。因而，基于力端探测方式的控制响应速度慢，带宽小。其稳定性也较差。
安装在机械手关节减速器输出端的关节扭矩传感器可带来两个好处：解耦机械手的动力学模型，有利于基于动力学的位置控制；有利于实现力的控制。后一个重点在这里。在此之前，我们已经提到过非共位模态，关节力矩传感器(力检测元件)非常接近电机(关节执行器)，从理论上消除了机械手的机械惯性的影响，从而提高了力控制的性能。这是上个世纪提出的一个结论，即联合转矩控制的关键字。但这一武力控制的方式为何会被“忽略”。
国内机械手稳定性的主要问题是机械手的接线(电源线和编码器)布线问题。若将转矩传感器加到连接端，则走线的困难将进一步增大；而传统的工业机械手的交流电动机是非空心结构，不像UR那样简单。构造：在关节上安装力矩传感器，会增加关节结构的复杂性，降低关节驱动链的刚度。感应器自身的支持也是个难题。作用域：首先我们将六个方向的ATI进行比较。大体上看，力矩的幅度是力矩的40倍。
表明离心力不能太大，否则容易产生力矩过载。这个要求对端六轴力进行控制，其端载偏心有限，传感器力矩范围能满足要求。让我们看一下单轴关节扭矩传感器的范围。例如，尤利传感器的大输出距离可以达到300纳米。假定传感器安装在25kg负荷的工业机械臂上，臂宽1.5m，在满载情况下，两个轴心受力多可达375Nm，与机械臂自身重量和惯性矩无关。中等尺寸或更大的机械手无法使用铰接式力矩传感器。
如今，关节传感器也被用在诸如iiwa这种轻便的小型机器人上。在控制原理上，iiwa的控制方式由关节位置输出提升到关节力矩输出，这是一个巨大的进步。但是，这类光臂位置控制精度不高，更易产生共振，且仅适用于力较小的力控场合。
尽管控制力效果较好，但在同样情况下，其控制力效果是否比末端六轴强还不清楚，因为对轻臂来说，由机构自身的动力作用引起的非共位模态现象应较弱。关节式扭矩传感器可控制近似的全臂力矩。关节单轴力控难以通用，这可能是四大件件并未采用的原因。
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