关节阻抗控制

让机器人每个关节表现得像弹簧加阻尼器，被推时顺从让开而不是硬顶。

阻抗控制由 MIT 的 Neville Hogan 在 1984–1985 年的论文中系统提出，目标不是死死跟住某个位置或力，而是规定机器人受外力时有多「软」。关节阻抗控制把这种弹簧-阻尼行为设在每个关节上，典型控制律是 τ = K(q_d − q) + D(q̇_d − q̇) + 重力与科氏力补偿，其中 τ 是关节力矩，q、q_d 是实际和期望关节角，K 是刚度，D 是阻尼。形式上像 PD 控制，区别在于它要求关节能直接输出力矩并补偿动力学，K 往往刻意调小，让机器人碰到人或物体时被推开，而不是硬顶。与之相近的笛卡尔阻抗控制把弹簧设在末端的 x、y、z 和姿态上，更直观地规定手在哪个方向软；导纳控制则反过来，先测外力再算出该怎么动，适合本身很硬的位置控制型机械臂。

例子Franka 机械臂的内置控制器默认就是关节阻抗模式，libfranka 可用 setJointImpedance 设置各关节刚度；franka_ros 的示例控制器按「科氏补偿 + k·(q_d − q) + d·(q̇_d − q̇)」计算每个关节的指令力矩，让机械臂一边画圆一边保持柔顺。

也叫

关节空间阻抗控制、Joint-space Impedance Control

相关

阻抗控制、笛卡尔阻抗控制、导纳控制、力矩控制、PD 控制、重力补偿

来源

Impedance control - Wikipedia
libfranka robot.h（setJointImpedance / ControllerMode::kJointImpedance）
franka_ros joint_impedance_example_controller.cpp