"为什么你一向在提力控？力控为什么这么重要？""方位操控（Position Control）与力控（Force/Torque Control）的使用比较"第一个问题假如你去问机器人职业的人，基本上是归于一个一致即："未来的机器人运动操控范畴，有必要引进力控，纯方位操控是没有前途的。"在写这篇文章之前，我企图去找一些关于力控使用及重要性的学术大佬们的职业开展Review Paper来做参考，但并没有找到很合适，好像对于这个"一致"，大佬们不太屑于写Review，其实就有点像"为什么我们现在需求电脑（计算机）来做科研"这样的的类似命题。因而，以下内容为我一家之言，欢迎大家讨论、批评与弥补！力控的使用背景：在目前的工业界（诸如生产机械臂装配）简直都在使用着传统的方位操控，比较典型的就是：机器人沿着事前规划好的轨道在封闭、确认的空间中运动。或许有些时分，机器人得到从视觉体系（Vision System）的反应，这样就能使得方位操控的机器人具有必定习惯外界可变环境的才能。但是在某些使用场合中——更加精确地操控施加在结尾执行器（End-Effector）的力比操控结尾执行器的方位更加重要时，力控就有必要得到引进，即：单单将关节方针方位（Target Position）作为操控输出量远远不能达到使用的要求，有必要引进力矩/力控制输出量，或许将力矩/力作为闭环反应量引进操控。
实例1：这个工业机械臂做不规则外表抛光（Polish），需求苛刻操控结尾抛光件与外表的接触力大小，因而需求用到结尾执行器的力反应，进行Hybrid Position/Force Control。(1981年的Marc Raribert现已占据这个山头)实例2：Atlas在不规则且不知道的雪地路面行走（locomotion），路面状况没有做事前的建模猜测（Perception），而且疏松雪地这样的路况，没有办法预先做到精确的建模。简单来说：假如使用纯位控，你没有办法规划出一条合适的方位轨道（Position Trajectory），有必要引进力控，做实时的动态操控（Dynamic Control）。
力反应丈量：目前机器人职业（Motor Based），我个人总结大致分为以下三个方向做硬件层面的力传感器与力反应丈量：电流环（Current loop）：经过电机的电流闭环做力闭环反应操控，适用于直驱电机（Direct Drive Motor）或许带小减速比（Reduction Ratio小于10）的使用场景，诸如小型阻抗操控的人机交互的机械臂和小型四足，像MIT Cheetah等；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或许Robotiq公司，封面图就是ATI的FT Sensor。而在人型机器人之中，通常将力/力矩传感器装置在(1)脚掌与踝关节之间；
(2)机械手与腕关节之间——实例1中，力/力矩传感器就装置在打磨圆盘和腕关节之间，丈量结尾执行器（机械手或许脚掌）与外界环境交互的受力状况；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，经过弹性体形变丈量力矩，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使用场合。（可参考上一篇文章Strain Gauge or Encoder Based? 关于SEA力矩丈量原理选择的浅谈）无力/力矩传感器的力控：有没有可能在没有任何力传感器的状况下做力控呢？(Sensor-less Torque Control)这是个很有趣的问题，答案是"有"！
前提条件是你有必要至少有方位操控QAQ）完成办法如下：首要你有必要有一个具有弹性体性能的结尾执行器（Compliant End-Effector），并且弹性体的形变与受力关系是很明确的。因而在这儿，你将操控的方位轨道是弹性体的形变轨道（Deformation Trajectory），而这一个形变轨道则是根据你想要发生的力（Desired Force）来生成的，直接的发生力控。学术界有很多人走这个方向，你不妨去GoogleSchloar查找Sensor-less Torque Control，会出现一大批文章，其中还不乏高引论文。但是作者认为，这个方向是完全要被筛选的，无异于饮鸠止渴，这儿就不贴那些论文的链接了。这种办法的缺陷如下：与结尾执行器发生交互的目标，其方位和形状有必要是已知的；交互目标的外表有必要是"肯定"刚度；结尾执行器的弹性体性能有必要是一个方向上的；这3个苛刻的条件任意一个不满足，就可以打出"GG"了。方位操控&力/力矩操控：那我们还需求方位操控么？
这个问题是显而易见的，方位操控是一向需求的，所谓的一致是："有必要引进力/力矩操控，未来的操控需求有两个操控量，纯方位操控是要被筛选的"我们再回到例子1，那个工业机械臂做外表抛光的使用场景：实际上这个使用归于Hybrid Position/Force Control，由Marc Raibert提出于1981年，力控只需求存在在与抛光外表笔直的方向上，即严格操控结尾执行器与抛光外表的接触力，但对于其他方向的运动，是不存在需求力控要求的，单纯的方位操控就可以完成。而当抛光工序结束的时分，操控器又要切回纯方位操控，将机械臂回收，未来的操控器是需求具有在位控和力控两种scheme之前灵敏切换的才能。
总结：回到文章的标题：问：为什么我们在机器人运动操控中一向在强调力控？
答：由于未来机器人的运动使用要求：是需求走进人类的实际生活的，即：是需求与安全地与人类做物理上的交互（Human Robot Physical Interaction）是需求做到和婉的阻抗操控（Impedance Control）是需求具有在不知道环境（Un-perceptive environment）中的运动的才能是需求具有快速的动态操控（Dynamical Control）调整才能而以上的所有，都离不开——力/力矩操控。
