協作機器人外力感知與交互控制研究現狀及展望*

梅雪松，劉 星，趙 飛，孫 錚，陶 濤

（1.西安交通大學陜西省智能機器人重點實驗室，西安 710049；2.西安交通大學機械工程學院，西安 710049）

隨著我國人口紅利的逐漸消失，機器人的應用領域不斷拓展，傳統工業機器人簡單的自動化功能已經不能滿足當前社會生產的需求。機器人與人在共享的工作空間中協作完成復雜的任務，已經成為機器人行業新的發展趨勢[1]。這一新的生產模式對機器人的安全性和可操作性提出了更高的要求。外力感知和柔順控制是應對這一要求的關鍵技術[2]。傳統工業機器人缺乏外力感知能力，通常采用高剛度的位置控制模式，柔順性差，難以適應人機協作的生產環境。一旦出現碰撞操作者或障礙物的情況，就會造成嚴重的安全事故，存在較大的安全隱患。傳統的解決方案是將機器人視為危險源，通過圍欄等設施建立隔離空間，同時通過復雜的編程與嚴格的管理來提高機器人系統的安全性。對獨立工作空間的需求使得傳統工業機器人占用了大量的空間，而且無法實現人機協作。隨著機器人技術在各行各業中的普及，新型機器人為了適應越來越多樣化的任務，將更多地注重人機協作。未來將是人、機器人共融的時代，因此開發具有外力感知和柔順控制功能的協作機器人在工程實踐中具有重要意義。

圖1 協作機器人典型應用場景Fig.1 Typical application scenarios of collaborative robots

同時，隨著對智能制造、助老助殘、醫療康復、娛樂陪伴等機器人應用領域研究興趣的增長，人們期望機器人能夠在復雜且未知的社會化環境中工作[3]。……