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电流环力控与力矩传感器的比较

一、电流环(Current loop)力控

通过电机的电流闭环做力闭环反馈控制,仅适用于直驱电机(Direct Drive Motor)或者带小减速比(Reduction Ratio<10)的应用场景。
优点:几乎没有成本,不需要额外的设备
缺点:精度低,响应慢,适用场合有限,控制难度大

二、力/力矩传感器(Force Torque Sensor)

直接使用商用的六维力/力矩传感器,如ATI或者Robotiq,几乎适用于所有场合,一般安装在机械手与腕关节之间(当然也有各个关节均带力/力矩传感器的机械臂)。
优点:精度高、可靠,响应快
缺点:价格昂贵

三、对比测试(数据来源于知乎)

电机三环(位置,速度,电流环)全开,并上伺服,此时电机会被控制器强制静止。这个时候,我们在机器人末端慢慢增加推力,来看力矩传感器和电流环信号的变化,如下图:

电流环力控与力矩传感器的比较

外力在t=25s左右开始施加,并慢慢增大,此时力矩传感器信号立即发生变化(蓝线);但电流环(红线)并没有变化,如上面分析,这个时候外力太小,运动没有传递到电机转子,电机没感知到外力;随着外力逐渐增大,t=27s左右,运动传递到电机转子,电机感受到外力,电机转子试图运动,控制器为了抑制转子运动,开始调整电流(即输出力矩),我们可以看到,电流环发生了变化。

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