解密工業(yè)機(jī)器人技術(shù)之碰撞檢測

隨著機(jī)器人應(yīng)用范圍增大，人們對機(jī)器人的要求也越來越高，尤其在機(jī)器人安全性能方面。最初研制的機(jī)器人只能完成一些簡單的重復(fù)任務(wù)，不具備人機(jī)交互能力；隨著技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)器人趨于智能化，能夠完成更加復(fù)雜的任務(wù)，例如噴涂、裝配、鉆孔等。

傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人并未配備適當(dāng)?shù)陌踩团鲎矙z測系統(tǒng)。因此，為保證機(jī)器的安全運(yùn)行，往往要求配備防護(hù)欄，用于保證運(yùn)行時與人隔離。

但是隨著技術(shù)發(fā)展，機(jī)器人開始承擔(dān)越來越復(fù)雜的任務(wù)。這些任務(wù)往往要求工作人員即時介入，因而使得如何實(shí)現(xiàn)安全的人機(jī)交互成為至關(guān)重要的問題。為保證安全，控制器需要實(shí)時檢測機(jī)器人與工作人員之間是否存在碰撞，并通過相應(yīng)的控制策略保證碰撞不至于傷害工作人員。

當(dāng)前，大多數(shù)檢測碰撞或碰撞力都是通過添加外部傳感器實(shí)現(xiàn)的。

1．采用腕力傳感器來檢測碰撞：該方法可以精確檢測手抓末端的碰撞力，但無法檢測機(jī)器人其它部位的碰撞，故而檢測范圍受限，一般應(yīng)用于磨削力、裝配力等手抓末端碰撞力的檢測。

2．采用感知皮膚來檢測碰撞：該方法將感知皮膚覆蓋在機(jī)器人全身，可檢測到任意部位的碰撞。但缺點(diǎn)在于，布線比較復(fù)雜，抗干擾能力較差，且極大的增加了處理器的運(yùn)算量。凡是使用外部傳感器檢測碰撞或碰撞力的方法，都不可避免的導(dǎo)致系統(tǒng)成本和復(fù)雜程度的大幅上升。

3．采用電機(jī)的電流或者反饋的力矩來檢測碰撞：這是一種能夠廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)機(jī)器人的方案，無需額外添加傳感器，且檢測范圍能夠覆蓋機(jī)器人的整個表面。

綜上，前兩種方法均在不同程度上具有局限性，第一種方法檢測范圍受限，第二種方法布線復(fù)雜，而第三種方法則完美解決了前兩者的不足。三種方法，高下立判。

考慮到工業(yè)機(jī)器人的實(shí)際工作情況和性能要求，即利用機(jī)器人自身傳感器來檢測碰撞。