解密工业机器人技术之碰撞检测

随着机器人应用范围增大，人们对机器人的要求也越来越高，尤其在机器人安全性能方面。最初研制的机器人只能完成一些简单的重复任务，不具备人机交互能力；随着技术的高速发展，机器人趋于智能化，能够完成更加复杂的任务，例如喷涂、装配、钻孔等。

传统的工业机器人并未配备适当的安全和碰撞检测系统。因此，为保证机器的安全运行，往往要求配备防护栏，用于保证运行时与人隔离。

但是随着技术发展，机器人开始承担越来越复杂的任务。这些任务往往要求工作人员即时介入，因而使得如何实现安全的人机交互成为至关重要的问题。为保证安全，控制器需要实时检测机器人与工作人员之间是否存在碰撞，并通过相应的控制策略保证碰撞不至于伤害工作人员。

当前，大多数检测碰撞或碰撞力都是通过添加外部传感器实现的。

1．采用腕力传感器来检测碰撞：该方法可以精确检测手抓末端的碰撞力，但无法检测机器人其它部位的碰撞，故而检测范围受限，一般应用于磨削力、装配力等手抓末端碰撞力的检测。

2．采用感知皮肤来检测碰撞：该方法将感知皮肤覆盖在机器人全身，可检测到任意部位的碰撞。但缺点在于，布线比较复杂，抗干扰能力较差，且极大的增加了处理器的运算量。凡是使用外部传感器检测碰撞或碰撞力的方法，都不可避免的导致系统成本和复杂程度的大幅上升。

3．采用电机的电流或者反馈的力矩来检测碰撞：这是一种能够广泛应用于各种工业机器人的方案，无需额外添加传感器，且检测范围能够覆盖机器人的整个表面。

综上，前两种方法均在不同程度上具有局限性，第一种方法检测范围受限，第二种方法布线复杂，而第三种方法则完美解决了前两者的不足。三种方法，高下立判。

考虑到工业机器人的实际工作情况和性能要求，即利用机器人自身传感器来检测碰撞。