华洪良 廖振强 陈勇将 徐 诚

(1.常州工学院航空与机械工程学院， 常州 213032； 2.南京理工大学机械工程学院， 南京 210094)

0 引言

机器人实现环境交互安全一大关键问题为驱动力矩(或力)控制[1-2]。目前最常用的力矩控制技术主要有：伺服电机力矩闭环控制、串联弹性驱动器技术。目前商业化轻型协作机器人多采用电机力矩闭环控制技术来提高机械臂的人机安全交互性。如丹麦Universal Robots[3]、ABB YUMI[4]、国内遨博协作机器人[5]等通过电机力矩闭环控制技术实现了机器人碰撞保护功能，即机器人本体与外界环境发生意外碰撞时能够快速停止运动，以保护操作人员和机器人本体的安全。电机力矩闭环控制技术具有良好的跟踪性能，能够确保轨迹的精确性。但电机为了达到良好的跟踪性能多采用高增益控制器，容易导致系统输出特性较硬，柔顺性较差[6]。串联弹性驱动器(Series elastic actuator, SEA)通常是指在刚性驱动器与负载之间引入一弹性传动环节并共同构成驱动整体[7]。由于弹性传动环节的存在，SEA具备一定的结构柔性。同时，通过测量弹性体变形能够方便地实现驱动力的测量与闭环控制。因此，近年来SEA得到了学术及产业界的高度关注。

目前关于SEA的研究主要集中于以下两大方向：SEA建模、分析与控制[8-16]；SEA创新设计。根据输出形式，SEA主要可分为直线式[17-23]与转动式[24-28]两大类。

机器人与环境的安全交互主要包括：①机器人本体的安全性。将SEA用于机器人关节驱动能够使得机器人本体具备一定柔性以及力反馈与控制功能，能够有效提高机器人本体与环境的交互安全性。……