"為什么你一向在提力控？力控為什么這么重要？""方位操控（Position Control）與力控（Force/Torque Control）的使用比較"第一個問題假如你去問機器人職業的人，基本上是歸于一個一致即："未來的機器人運動操控范疇，有必要引進力控，純方位操控是沒有前途的。"在寫這篇文章之前，我企圖去找一些關于力控使用及重要性的學術大佬們的職業開展Review Paper來做參考，但并沒有找到很合適，好像對于這個"一致"，大佬們不太屑于寫Review，其實就有點像"為什么我們現在需求電腦（計算機）來做科研"這樣的的類似命題。因而，以下內容為我一家之言，歡迎大家討論、批評與彌補！力控的使用背景：在目前的工業界（諸如生產機械臂裝配）簡直都在使用著傳統的方位操控，比較典型的就是：機器人沿著事前規劃好的軌道在封閉、確認的空間中運動。或許有些時分，機器人得到從視覺體系（Vision System）的反應，這樣就能使得方位操控的機器人具有必定習慣外界可變環境的才能。但是在某些使用場合中——更加精確地操控施加在結尾執行器（End-Effector）的力比操控結尾執行器的方位更加重要時，力控就有必要得到引進，即：單單將關節方針方位（Target Position）作為操控輸出量遠遠不能達到使用的要求，有必要引進力矩/力控制輸出量，或許將力矩/力作為閉環反應量引進操控。

實例1：這個工業機械臂做不規則外表拋光（Polish），需求苛刻操控結尾拋光件與外表的接觸力大小，因而需求用到結尾執行器的力反應，進行Hybrid Position/Force Control。(1981年的Marc Raribert現已占據這個山頭)實例2：Atlas在不規則且不知道的雪地路面行走（locomotion），路面狀況沒有做事前的建模猜測（Perception），而且疏松雪地這樣的路況，沒有辦法預先做到精確的建模。簡單來說：假如使用純位控，你沒有辦法規劃出一條合適的方位軌道（Position Trajectory），有必要引進力控，做實時的動態操控（Dynamic Control）。

力反應丈量：目前機器人職業（Motor Based），我個人總結大致分為以下三個方向做硬件層面的力傳感器與力反應丈量：電流環（Current loop）：經過電機的電流閉環做力閉環反應操控，適用于直驅電機（Direct Drive Motor）或許帶小減速比（Reduction Ratio小于10）的使用場景，諸如小型阻抗操控的人機交互的機械臂和小型四足，像MIT Cheetah等；力/力矩傳感器（Force Torque Sensor）: 直接使用商用的六維力/力矩傳感器，比如說典型的ATI或許Robotiq公司，封面圖就是ATI的FT Sensor。而在人型機器人之中，通常將力/力矩傳感器裝置在(1)腳掌與踝關節之間；

(2)機械手與腕關節之間——實例1中，力/力矩傳感器就裝置在打磨圓盤和腕關節之間，丈量結尾執行器（機械手或許腳掌）與外界環境交互的受力狀況；彈性體（Compliant Structure）: 設計彈性體集成在驅動器對外輸出端之前，往往會形成SEA，經過彈性體形變丈量力矩，往往適用于人型機器人集成度較高和驅動器輸出力矩要求較高的使用場合。（可參考上一篇文章Strain Gauge or Encoder Based? 關于SEA力矩丈量原理選擇的淺談）無力/力矩傳感器的力控：有沒有可能在沒有任何力傳感器的狀況下做力控呢？(Sensor-less Torque Control)這是個很有趣的問題，答案是"有"！

前提條件是你有必要至少有方位操控QAQ）完成辦法如下：首要你有必要有一個具有彈性體性能的結尾執行器（Compliant End-Effector），并且彈性體的形變與受力關系是很明確的。因而在這兒，你將操控的方位軌道是彈性體的形變軌道（Deformation Trajectory），而這一個形變軌道則是根據你想要發生的力（Desired Force）來生成的，直接的發生力控。學術界有很多人走這個方向，你不妨去GoogleSchloar查找Sensor-less Torque Control，會出現一大批文章，其中還不乏高引論文。但是作者認為，這個方向是完全要被篩選的，無異于飲鳩止渴，這兒就不貼那些論文的鏈接了。這種辦法的缺陷如下：與結尾執行器發生交互的目標，其方位和形狀有必要是已知的；交互目標的外表有必要是"肯定"剛度；結尾執行器的彈性體性能有必要是一個方向上的；這3個苛刻的條件任意一個不滿足，就可以打出"GG"了。方位操控&力/力矩操控：那我們還需求方位操控么？

這個問題是顯而易見的，方位操控是一向需求的，所謂的一致是："有必要引進力/力矩操控，未來的操控需求有兩個操控量，純方位操控是要被篩選的"我們再回到例子1，那個工業機械臂做外表拋光的使用場景：實際上這個使用歸于Hybrid Position/Force Control，由Marc Raibert提出于1981年，力控只需求存在在與拋光外表筆直的方向上，即嚴格操控結尾執行器與拋光外表的接觸力，但對于其他方向的運動，是不存在需求力控要求的，單純的方位操控就可以完成。而當拋光工序結束的時分，操控器又要切回純方位操控，將機械臂回收，未來的操控器是需求具有在位控和力控兩種scheme之前靈敏切換的才能。

總結：回到文章的標題：問：為什么我們在機器人運動操控中一向在強調力控？

答：由于未來機器人的運動使用要求：是需求走進人類的實際生活的，即：是需求與安全地與人類做物理上的交互（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環境（Un-perceptive environment）中的運動的才能是需求具有快速的動態操控（Dynamical Control）調整才能而以上的所有，都離不開——力/力矩操控。