运动控制行业研究：高端装备“大脑”，机器人孕育新空间(4)

多维力传感器广泛装配在机器人机械臂。在工业现场生产线中，将多维力传感器装载于小 型机械臂的前端或者机械手爪末端。协助机器人手臂实现力度的控制、轮廓追踪、孔位搜 索以及机械臂防碰撞等功能，保障机器人操作安全与功能实现。
以机械臂控制为例，每个关节均含有离合器、制动器、谐波减速器，以电机为动力源，经 齿轮组、减速器为关节提供动能，通过对关节速度、位置、力进行调节，完成多自由度旋 转运动。
2.2 人形机器人强调“类人”属性，步态控制、抗冲击、轨迹规划要求均更高，难度显著 提升
2.2.1 下肢控制：步行运动控制难度较高
人形机器人由于采用了“类人”腿部结构，步行状态下的运动控制系统属于非线性和强耦 合，人形机器人需保持步行稳定同时按照期望的轨迹行走，同时存在在地面不平整、路面 障碍物的干扰，控制难度较高。 根据《基于动作捕捉技术对仿人机器人运动学分析与仿真》信息，人形机器人下肢可简化 为 14 自由度系统，其中，髋关节为 3 个自由度，分别为横滚、俯仰和偏转，通过 1 个虎 克副和 1 个旋转副来连接；同样的传动方式也作用于踝关节的 3 个自由度，每个膝关节 1 个前向自由度，通过 1 个旋转副连接。
目前人形机器人的步态控制一种方式为基于具有反馈机制的控制回路 PID 控制器，通过 PSO 计算进行控制优化。优化后可通过 Matlab 仿真对于控制系统的响应速度、机器人跟 踪路径是否有改善进行验证。
2.2.2 手臂控制：视觉前馈 逆运动学求解实现轨迹规划，“类人”属性对于冲击等指标要 求更高
以一个四自由度双臂人形机器人为例，其运动控制系统包含机械臂与伺服电机及控制器， 机械臂在肩部含有两个自由度、肘部含有两个自由度。