期望阻抗模型中的相互作用力方向是机器人施加给环境的还是环境施加给机器人的?
期望阻抗模型的根本目的,是让机器人的末端(工具)表现得好像它连接着一个虚拟的弹簧-阻尼系统(质量-弹簧-阻尼系统)!
阻抗控制的核心是调节机器人与环境之间的动态关系,使机器人表现出类似弹簧 - 质量 - 阻尼系统的特性。当机器人与环境接触时,环境会对机器人施加力(例如摩擦力、碰撞力或操作者的作用力),而机器人需要根据这些力调整自身的运动状态(位置、速度或加速度)。
在实际应用中,机器人通过六维力传感器等设备测量环境施加的外力。例如,在人机协作场景中,操作者对机器人的推拉力会被传感器捕获,并作为阻抗控制器的输入信号。控制器根据这些力信号计算所需的控制量(如关节力矩或笛卡尔空间速度),使机器人的运动符合期望的阻抗特性。例如,当环境施加的力增大时,机器人可能会降低刚度以避免碰撞风险,或调整位置以维持接触力稳定。
阻抗模型的设计始终以机器人感知到的力为核心!!!
“相互作用力”,通常指的是测量到的、环境施加给机器人的力!
模型中的相互作用力(作为输入):是环境施加给机器人的(
F_ext
)。模型计算出的指令力(作为输出):是机器人打算施加给环境的(
F_cmd
)。
在大多数技术文献的语境下,当说“根据相互作用力计算阻抗”时,这个“相互作用力”指的是 环境施加给机器人的力。
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期望阻抗模型中的相互作用力方向始终是环境施加给机器人的。这一设计符合阻抗控制的物理本质(通过响应外部力实现柔顺性),并在传感器测量、控制逻辑和实际应用中得到充分验证。机器人通过调整自身运动来适应环境力,而非直接控制其对环境的作用力,这是阻抗控制区别于其他力控方法的关键特征。