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机器人碰撞检测技术概览

近期出版的机器人专业期刊《IEEE Transactions on Robotics》中，有多篇文章涉及碰撞检测技术，这表明碰撞检测在机器人领域的关键作用。其中一篇由该领域专家撰写的综述《机器人碰撞检测：探测、隔离和识别》全面阐述了相关理论和实际应用，值得深入阅读。以下是几种常见的机器人碰撞检测方法：

电流环式碰撞检测

通过电力环（力矩）反馈和机器人系统的动力学方程，估算出外部力矩。这种技术的最大挑战在于关节摩擦力的估计，由于摩擦力受多种因素影响，很难精确建模。减速器的大小也会影响摩擦力误差。因此，这种方法虽然成本较低，但检测精度有限，主要用于小型机器人，例如YUMi机器人，其单臂负载约为0.5公斤。

柔性关节式碰撞检测

采用关节力矩传感器和双编码器的反馈来估算外力矩。这种方式无需摩擦力建模，具有较高的检测精度，但成本较高。典型的例子是库卡公司的iiwa机械臂。

双编码器式碰撞检测

与柔性关节式相比，这种技术少了一个关节力矩传感器。利用谐波减速器作为关节力矩传感器，并采用类似算法估算外力。然而，由于谐波减速器的刚度较高，外力检测精度相对较低，但理论上可以避免摩擦力的影响。标定谐波减速器的刚度较为困难，某些品牌的减速器手册提供了相关数据，而国产减速器可能缺乏这些信息。UR机械臂是这种技术的典型代表。

电子皮肤式碰撞检测

通过机械臂表面的压力传感器检测外力。这种方法检测灵敏度高，精度高，但成本高昂且装配复杂。博世公司在工博会上展示了一种基于电子皮肤的APAS人机协作智能系统。

底座力矩传感器式碰撞检测

通过机器人底座的力矩传感器检测外力。某品牌协作机器人的灵敏度非常高，即使在力臂较小的情况下也能迅速检测到并停止运动。据称，这类机器人安装在高灵敏度的力矩传感器上，从而实现高效碰撞检测。

希望这些信息能为您的研究和应用提供有价值的参考。