力覺，是指對機器人的指、肢和關節等運動中所受力的感知。為了讓大家進一步瞭解基於智能力覺的機器人拖動示教與碰撞檢測,飛馬網於9月6日晚，邀請到上海交通大學機器人研究所在讀博士桂凱老師為大家分享該領域的內容。
以下是這次線上直播的分享實錄：
大家好，我是桂凱，來自上海交通大學機器人研究所，我這次給大家分享的是機器人力覺方面的東西。
先以行走為例，來說明力覺到底是什麼東西。嬰幼兒的步態千奇百怪，也不標準，我們長大的過程中會去不斷調整自己的步態，最終獲得一個非常正確的步態。在這個過程中，大腦是根據腳底跟地面的作用力來學習，進而協調肌肉的收縮情況，這個情況中力覺就起到了非常重要的作用。
對於機器人力覺來說，主要包括兩個部分：力感知和力控制。力感知就是檢測全臂的受力情況；力控制是在力感知的基礎上控制各軸關節處輸出力矩或TCP點與外界的交互力那麼力覺。力覺也可以像現在很火的機器視覺一樣提供給機器人一些學習的材料，通過力覺信息結合人工智能的算法可以讓機械臂更好的緩解情況，讓機器人更智能。所以力覺是一個非常重來要的東西。
在這次分享中，主要介紹兩個力覺在機器人中的應用。
第一部分 碰撞檢測
首先，介紹一下基於力覺的碰撞檢測。
一、背景
先介紹一下相關的背景。在日常生活和生產中，人的優勢在於智能性，他可以很快適應一些複雜的環境，完成一些複雜的任務，但是運動精度比較低，而機器的優勢在於它的運動精度非常高，但智能不足。在一些情況下，要將人的智能與機器的精度結合在一起，完成特定任務，也就是實現人機協作，共同完成一些任務。
在人機協作過程中，機器操作員與機器發生碰撞時，進而傷害到用戶，這種情況要竭力避免，這個時候就需要機器人及時檢測碰撞並作出相應的措施以免傷害到用戶。碰撞檢測的方式十分多，主要有視覺、力覺、紅外線等。這裡提到到基於力覺的碰撞檢測只要是估計出人與機器的碰撞力或者碰撞力矩，當碰撞力大於設定的值，機器人就知道發生了碰撞並作出相應的措施來消除碰撞。常用的力覺傳感器有四種：驅動器的電流反饋、六軸力矩傳感器、單軸關節力矩傳感器以及壓力傳感器。
學術上碰撞事件分為如下的一些事件，最關注的就是識別過程，識別出碰撞力和碰撞力矩。這也是這次報告的一個重點。目前關於碰撞檢測國內外都有一些案件規劃，大家可以瞭解一下。
二、碰撞力的檢測
第一組碰撞力的檢測是通過電子皮膚，可以檢測施加在表面的壓力信息，優點是靈敏，結構簡單；缺點是成本高，檢測範圍小。
第二種是安裝一種末端六軸力，優點是靈敏，但缺點是成本高，而且只能檢測到機器臂末端的，也就是範圍非常小。很自然想到往前移，把它放在底座上，這樣檢測範圍就擴大了，最具代表性的法蘭克綠色款的機器臂。之前也提到是基於碰撞力的檢測，不需要關注力的作用點在哪。
接下來介紹的是基於碰撞力矩檢測，它的實際應用比較普遍。
三、碰撞力矩檢測
關於碰撞力矩檢測就關係到一個動力學方程。最終的機器人方程主要包括兩個部分，一個是連桿動力學，一個是關節動力學。然後再通過系統辨識的方式，獲取裡面的參數，獲得碰撞力矩的檢測。
關於碰撞力矩檢測的方式有很多，這裡主要介紹兩個。一個是連接估計，一個就是衝量觀測器。直接估計的原理非常簡單，衝量觀測器的基本原理是消除噪音的影響，進而獲得一個更多光滑的碰撞力矩，這種方式在實驗中更為常用。
接下來分析市面上常用的機器人它們採用碰撞力矩檢測的原理。
第一種是直接湧電流環檢測。
第二種是柔性關節。
第三種是通過雙編碼器，
四、 碰撞相關事件
回顧其他關於碰撞檢測的一些事件。
首先就是關於當人與機器人發生碰撞時，到底是正常交互還是真實碰撞，這個時候就需要機器人區分，可以通過頻率特徵來體現。
當機器人識別機器人與人發生碰撞時，現在主要有兩種傳統的方式來消除碰撞，一是機器人立即停在那個地方，而是直接反彈開。
第二部分 基於力覺的機器人牽引示教
一、背景。
那麼傳統的方式都要通過示教器的方式來進行示教，這種方式複雜，還費時費力，對操作人員要求比較高。目前機械臂和機器人都比較火，但是技術人才緊缺。
機器人示教的方式比較多，比如示教器、IMU、視覺等。這裡還是介紹基於力覺的一個拖動示教。我們也是藉助傳感器來實現基於力覺的傳感器。
同時，我們也針對拖動示教進行了分類：開環和閉環。閉環整個效果會更好。
二、開環拖動示教。
三、閉環拖動示教
重點介紹一下閉環的案例分析。
第一種是直接湧電流環檢測。
第二種是柔性關節。
第三種是通過雙編碼器，
第三部分 總結
以上就是本次線上直播的主要內容，相信你對拖動示教與碰撞檢測都有了一定的認識。想了解更多更詳細內容的小夥伴們，可以關注服務號：FMI飛馬網，點擊菜單欄飛馬直播，即可進行學習。
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