高朋帅， 蔡锦达， 方佳伟

(上海理工大学 机械工程学院， 上海 200093)

目前常用的机器人示教方式是通过示教器进行示教，但是示教器示教对示教人员的要求比较高，尤其对复杂工艺路线进行示教时，效率低下。拖动示教是通过人手直接拖动机器人完成目标路线，机器人对轨迹进行记忆而后复现的示教方式，又称直接示教。拖动示教的方式操作简单，而且容易实现复杂的工艺路线，对示教人员的要求较低。在拖动示教的过程中示教人员需要克服机器人的重力、摩擦力和惯性力等，良好的零力控制是拖动示教必不可少的核心技术之一。

拖动示教可以划分为功率级脱离示教和伺服级接通示教[1]。由于工业机器人一般质量较大，采用功率级脱离示教方式的话，示教人员操作难度大，因而工业机器人的拖动示教普遍采用伺服级接通示教[2-3]。

1 面向拖动示教的零力控制方法

使机器人可以在外力的作用下运动，就好像机器人处在一个不受摩擦力和重力影响的环境下的控制就是机器人的零力控制[4]。

机器人零力控制的基础是关节型机器人的动力学方程[5]：

(1)

伺服级接通示教方式下，目前比较常用的主要有以下2种实现方式：基于位置控制的零力控制和基于转矩控制的零力控制。

1.1 基于位置控制的零力控制

如图1控制框图所示是基于位置控制的零力控制基本原理[6-7]，该方法是将外力的大小及方向通过力传感器和机器人控制器转换为各关节电机对应的位置指令。……