简介

机器人在生产自动化中占有极其重要的位置，目前工业机器人己广泛的应用在生产自动化中，而绝大多数的工业机器人是按预先编制好的程序来进行工作，这称之为位置控制。但当外界条件发生变化时，工作状态就要发生变化，为了使机器人做正确的动作，则机器人就应使其动作响应外界条件的变化作相应的调整，如果此时采用位置控制机器人，工作将产生困难。

要使机器人能对外界的变化产生响应，一般采用视觉传感器、力传感器等来感受外界的变化，然后将信息反馈给控制系统，使之根据外界的变化来控制机器人的动作。柔顺控制就是从力传感器取得控制信号，用此信号去控制机器人，使之响应这个变化而动作。人们在进行装配或加工时，是通过被装配物(加工物)反馈回来的信息进行调整，边调整边工作，如果机器人也具有这种能力的话，就可实现可靠而准确的工作了，因此在机器人上装上力传感器采用柔顺控制(Compliance Control)就可实现。将柔顺控制应用于机器人控制系统使得机器人向智能化方向迈了一步。关于机器人的柔顺控制问题，国内外机器人专家进行了大量的研究，称之为柔顺控制研究。

柔顺性分为主动柔顺性和被动柔顺性两类。机器人凭借一些辅助的柔顺机构，使其在与环境接触时能够对外部作用力产生自然顺从，称为被动柔顺性；机器人利用力的反馈信息采用一定的控制策略去主动控制作用力，称为主动柔顺性。

被动柔顺机构

简介

所谓被动柔顺机构，即利用一些可以使机器人在与环境作用时能够吸收或储存能量的机械器件如弹簧、阻尼等，而构成的机构一种典型的最早的被动柔顺装置RCC是由MITDraper实验室设计的，它用于机器人装配作业时，能对任意柔顺中心进行顺从运动。RCC实为一个由6只弹簧构成的能顺从空间6个自由度的柔顺手腕，轻便灵巧。用RCC进行机器人装配的实验结果为：将直径4Clnm的圆柱销在倒角范围内且初时错位2mm的情况下，于0. 25s内插入配合间隙为0.01mm的孔中。

缺点

机器人采用被动柔顺装置进行作业，显然存在一定的问题：

1)无法根除机器人高刚度与高柔顺性之间的矛盾；

2)被动柔顺装置的专用性强，适应能力差，使用范围受到限制；

3)机器人加上被动柔顺装置，其本身并不具备控制能力，给机器人控制带来了极大的困难，尤其在既需要控制作用力又需要严格控制定位的场合中，更为突出。

4)无法使机器人本身产生对力的反应动作，成功率较低等等。

也正是这些被动柔顺方法的不足之处，决定了机器人专家们探索新的研究方法。因此，为克服被动柔顺性存在的极大不足，主动柔顺控制应需而生，进而成为、乃至今日仍为机器人研究的一个主要方向。

主动柔顺控制概述

主动柔顺控制也就是力控制.随着机器人在各个领域应用的日益广泛，许多场合要求机器人具有接触力的感知和控制能力，例如在机器人的精密装配、修刮或磨削工件表面抛光和擦洗等操作过程中，要求保持其端部执行器与环境接触。所以机器人完成这些作业任务，必须具备这种基于力反馈的柔顺控制的能力。

自第一台机器人问世以来，研制出刚柔相济、灵活自如的机器人，一直为数代机器人专家努力的目标，而主动柔顺控制正是实现这一目标的重要环节，因此力控制成为国际前沿研究的热点。大家围绕控制策略、控制理论和控制方法等一系列问题，开展了颇有成效的研究工作。

最早的主动柔顺控制研究可以追溯到50年代，当时Goertzs针对放射性实验工场的恶劣环境，在电液式主从机械臂上装上力反馈装置，当操作者在主操作机上操作时，就可以感受到从操作机与环境的接触作用力，实质也就是力遥感。

60年代，Mann主持研制了具有力反馈能力的人造肘。关节电机由“肌肉”电极信号和关节应变仪信号驱动，这样电流将发挥肌肉作用效果。但由于当时控制条件的限制，控制系统实时性差，系统不易稳定。