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    現(xiàn)在力控制的發(fā)展歷史著重從力檢測(cè)方法和力控制理論兩個(gè)角度去討論。目前常見(jiàn)的兩種方法，鉸接式的扭矩傳感器和端部式的六矩傳感器，本文著重從這幾個(gè)角度探討多維力傳感器優(yōu)缺點(diǎn)。

    1.力檢測(cè)中的端部式六軸

    基于末端檢測(cè)力模式的力控制響應(yīng)慢，帶寬低。在剛性環(huán)境中穩(wěn)定性低。這種力學(xué)檢測(cè)方法簡(jiǎn)單直接，基于機(jī)械臂末端安裝六軸/三軸力傳感器實(shí)現(xiàn)。在力的檢測(cè)方面有個(gè)缺陷，即非定位模式。就是在檢測(cè)元件的檢測(cè)量不同于執(zhí)行元件的檢測(cè)量，力的檢測(cè)是在末端實(shí)現(xiàn)的。這種就是非定位模式，會(huì)限制機(jī)器人的動(dòng)態(tài)性能，機(jī)體慣性大，帶寬低。

    2.關(guān)節(jié)力矩傳感器的應(yīng)用

    由于前面提到非共位模式的問(wèn)題，關(guān)節(jié)力矩傳感器與電機(jī)（關(guān)節(jié)執(zhí)行器）非常接近，提高了力控制的性能，這樣有利于實(shí)現(xiàn)力的控制。這是由于環(huán)節(jié)力矩傳感器安裝在機(jī)械臂關(guān)節(jié)減速器的輸出端，利于基于動(dòng)力學(xué)的位置控制。

    3.在傳感器支撐方面

    傳感器本身的支撐是一個(gè)難題，在比較ATI的六個(gè)方向的范圍，可以看出，力的范圍會(huì)達(dá)到扭矩范圍的40倍距離左右。在關(guān)節(jié)安裝處扭矩傳感器會(huì)增加結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，降低了關(guān)節(jié)傳動(dòng)鏈的剛度。直接導(dǎo)致機(jī)械臂的布線問(wèn)題。

    4.傳感器的扭矩及范圍的考慮

    傳感器力的偏心度不能太大，否則容易造成扭矩過(guò)載。這就要求對(duì)于端部六軸力控制，端部載荷的偏心是有限的，傳感器的扭矩范圍能夠滿(mǎn)足要求。我們來(lái)看看單軸關(guān)節(jié)扭矩傳感器的量程。以尤利傳感器為例，最大量程可達(dá)300納米。假設(shè)傳感器安裝在25 kg載荷的工業(yè)機(jī)械臂上，臂跨1.5m，滿(mǎn)載時(shí)，載荷施加在兩軸上的扭矩高達(dá)375Nm，不考慮機(jī)械臂本身的重量和慣性矩。因此，鉸接式扭矩傳感器不能應(yīng)用于中等范圍及以上的機(jī)械臂。

 現(xiàn)在，關(guān)節(jié)傳感器也用于像iiwa這樣負(fù)載小的輕型機(jī)械臂。從控制原理來(lái)看，iiwa的控制方式從關(guān)節(jié)位置輸出升級(jí)為關(guān)節(jié)力矩輸出，這是一個(gè)很大的進(jìn)步。但這種光臂的位置控制精度低，更容易出現(xiàn)共振現(xiàn)象，控制要求更高，只能應(yīng)用于力較小的力控制場(chǎng)合。雖然iiwa的控力效果很好，但在相同情況下，其控力效果是否優(yōu)于末端六軸仍不得而知，因?yàn)閷?duì)于輕型手臂，機(jī)構(gòu)本身的動(dòng)力學(xué)引起的非共位模態(tài)現(xiàn)象應(yīng)該也比較弱。鉸接式扭矩傳感器可以控制近似全臂力，我們可以實(shí)現(xiàn)先成傳感器 多維力傳感器