人工智能在協作機器人中的應(ying)用(yong)是一(yi)個(ge)很有前景的研究領域，涉(she)及到(dao)機(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)的智(zhi)能(neng)(neng)控制(zhi)、人(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)交互、機(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)技能(neng)(neng)學習、人(ren)(ren)類意圖估計等(deng)方面(mian)。協作(zuo)機(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)是一(yi)類能(neng)(neng)夠在共享空間中與(yu)人(ren)(ren)類交互或在人(ren)(ren)類附(fu)近安全(quan)工作(zuo)的新型工業機(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)，由于其(qi)輕(qing)質、安全(quan)的特點，在柔(rou)性制(zhi)造(zao)、社(she)會服(fu)務、醫(yi)療健(jian)康、防(fang)災抗疫等(deng)多(duo)個(ge)領域展現出(chu)了良好的應(ying)用(yong)前景。在我國，人(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)協作(zuo)已列入《智(zhi)能(neng)(neng)制(zhi)造(zao)2025》和《新一(yi)代(dai)人(ren)(ren)工智(zhi)能(neng)(neng)發展規劃》重點支持研究計劃。

協作(zuo)機器(qi)人的(de)(de)(de)(de)(de)智(zhi)能控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)方(fang)法主(zhu)要是(shi)(shi)指如何(he)通過(guo)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)機器(qi)人的(de)(de)(de)(de)(de)運動(dong)和交互力(li)，使其能夠與(yu)人或(huo)環境(jing)(jing)安全(quan)、高(gao)效地協作(zuo)。常用的(de)(de)(de)(de)(de)智(zhi)能控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)方(fang)法有阻抗(kang)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)、導納(na)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)、力(li)-運動(dong)混合(he)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)等。阻抗(kang)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)是(shi)(shi)一(yi)種間接(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)柔(rou)(rou)順(shun)運動(dong)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)方(fang)法，它(ta)通過(guo)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)交互點(dian)處機器(qi)人所受外(wai)(wai)力(li)與(yu)運動(dong)狀態之(zhi)(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)態關系，使之(zhi)(zhi)滿(man)足期(qi)(qi)望(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)態柔(rou)(rou)順(shun)運動(dong)特性(xing)。阻抗(kang)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)優點(dian)是(shi)(shi)能夠確(que)保(bao)機器(qi)人在受約束環境(jing)(jing)中進行(xing)操(cao)作(zuo)，同時保(bao)持適(shi)(shi)當的(de)(de)(de)(de)(de)交互力(li)，并且(qie)對(dui)(dui)一(yi)些不確(que)定因(yin)素和外(wai)(wai)界(jie)干(gan)擾具有較強的(de)(de)(de)(de)(de)魯棒性(xing)。阻抗(kang)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)難(nan)點(dian)是(shi)(shi)如何(he)設計合(he)適(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)阻抗(kang)參數，如何(he)感知和測量外(wai)(wai)界(jie)交互力(li)，如何(he)考慮機器(qi)人本身的(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)力(li)學特性(xing)等。導納(na)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)是(shi)(shi)一(yi)種直接(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)柔(rou)(rou)順(shun)運動(dong)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)方(fang)法，它(ta)通過(guo)測量交互點(dian)處的(de)(de)(de)(de)(de)外(wai)(wai)力(li)，計算出期(qi)(qi)望(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)運動(dong)狀態，并通過(guo)位置或(huo)速度控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)來實(shi)現(xian)(xian)期(qi)(qi)望(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)運動(dong)狀態。導納(na)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)優點(dian)是(shi)(shi)能夠實(shi)現(xian)(xian)對(dui)(dui)外(wai)(wai)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)動(dong)跟蹤，適(shi)(shi)用于需要精確(que)力(li)控(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)場合(he)。

導(dao)納控制(zhi)的難點是(shi)如(ru)何(he)(he)設計合(he)適(shi)的導(dao)納參數，如(ru)何(he)(he)避免系統(tong)不穩定或(huo)振蕩(dang)，如(ru)何(he)(he)考慮機器人本(ben)身的動力(li)(li)學特性等。力(li)(li)-運(yun)動混(hun)合(he)控制(zhi)是(shi)一種直接的柔順運(yun)動控制(zhi)方法(fa)，它通過(guo)對力(li)(li)和運(yun)動進(jin)行解耦控制(zhi)，即在(zai)位置子空(kong)間進(jin)行位置控制(zhi)，在(zai)力(li)(li)子空(kong)間進(jin)行力(li)(li)控制(zhi)。力(li)(li)-運(yun)動混(hun)合(he)控制(zhi)的優點是(shi)能(neng)夠實現對力(li)(li)和位置的同時跟蹤，適(shi)用于需(xu)要(yao)精確位置和力(li)(li)控的場合(he)。

力-運動混合控制的難點是如(ru)何(he)確定位置子空間(jian)和(he)力子空間(jian)，如(ru)何(he)設(she)計合適的位置和(he)力軌(gui)跡，如(ru)何(he)考慮(lv)機器人本身的動力學特性等。

（圖文：集萃智造）

阻(zu)(zu)抗控制(zhi)(zhi)(zhi)方(fang)法(fa)在(zai)協(xie)(xie)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)機(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)中(zhong)的(de)應用(yong)(yong)(yong)(yong)主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)(yao)是(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)實(shi)現(xian)(xian)機(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)與(yu)環境或(huo)人(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)柔順交(jiao)互，例如(ru)(ru)，德國(guo)宇航中(zhong)心研制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)LWR機(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)采用(yong)(yong)(yong)(yong)了阻(zu)(zu)抗控制(zhi)(zhi)(zhi)方(fang)法(fa)來(lai)(lai)實(shi)現(xian)(xian)與(yu)人(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)協(xie)(xie)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)裝(zhuang)配任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)，北京理(li)工(gong)大(da)學研制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)協(xie)(xie)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)機(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)采用(yong)(yong)(yong)(yong)了阻(zu)(zu)抗控制(zhi)(zhi)(zhi)方(fang)法(fa)來(lai)(lai)實(shi)現(xian)(xian)與(yu)人(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)協(xie)(xie)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)搬運(yun)(yun)任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)。導納控制(zhi)(zhi)(zhi)方(fang)法(fa)在(zai)協(xie)(xie)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)機(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)中(zhong)的(de)應用(yong)(yong)(yong)(yong)主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)(yao)是(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)實(shi)現(xian)(xian)機(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)對外力(li)的(de)主(zhu)(zhu)(zhu)動跟蹤(zong)，例如(ru)(ru)，上海(hai)交(jiao)通大(da)學研制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)協(xie)(xie)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)機(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)采用(yong)(yong)(yong)(yong)了導納控制(zhi)(zhi)(zhi)方(fang)法(fa)來(lai)(lai)實(shi)現(xian)(xian)與(yu)人(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)協(xie)(xie)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)打磨(mo)任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)，美國(guo)麻省理(li)工(gong)學院(yuan)研制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)協(xie)(xie)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)機(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)采用(yong)(yong)(yong)(yong)了導納控制(zhi)(zhi)(zhi)方(fang)法(fa)來(lai)(lai)實(shi)現(xian)(xian)與(yu)人(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)協(xie)(xie)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)折紙任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)。力(li)-運(yun)(yun)動混合控制(zhi)(zhi)(zhi)方(fang)法(fa)在(zai)協(xie)(xie)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)機(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)中(zhong)的(de)應用(yong)(yong)(yong)(yong)主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)(yao)是(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)實(shi)現(xian)(xian)機(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)對力(li)和(he)位置的(de)同時(shi)跟蹤(zong)，例如(ru)(ru)，日(ri)本東京大(da)學研制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)協(xie)(xie)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)機(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)采用(yong)(yong)(yong)(yong)了力(li)-運(yun)(yun)動混合控制(zhi)(zhi)(zhi)方(fang)法(fa)來(lai)(lai)實(shi)現(xian)(xian)與(yu)人(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)協(xie)(xie)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)切割任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)，美國(guo)斯坦福大(da)學研制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)協(xie)(xie)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)機(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)采用(yong)(yong)(yong)(yong)了力(li)-運(yun)(yun)動混合控制(zhi)(zhi)(zhi)方(fang)法(fa)來(lai)(lai)實(shi)現(xian)(xian)與(yu)人(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)協(xie)(xie)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)拼圖任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)。