王志军 刘 璐 李占贤

(1.华北理工大学机械工程学院， 唐山 063210； 2.河北省工业机器人产业技术研究院， 唐山 063210)

0 引言

共融机器人是下一代机器人的发展目标，实现人机共融的首要问题是安全[1-4]。在机器人作业过程中，为了保证人、机、物的安全，需要对作业环境信息进行感知，而力信息和机器人碰撞点的位置检测是其中的重要部分。为此，越来越多的传感器被集成到机器人系统中[5-9]；这些传感器可协助机器人获取环境信息，有助于机器人作出正确判定[10-14]。视觉传感器协助机器人获取环境的外观信息，用于实现目标跟踪和物体捕获等[15-17]。碰撞感测也是一种重要的环境感测方法，通过该方法机器人感测碰撞点和碰撞方向，以免再次发生碰撞，并实现对机器人的反馈控制。在包含人和机器人的环境中，碰撞感知对避免严重碰撞至关重要[18-21]。贴在机器人整个表面上的皮肤力传感器(如人体皮肤系统)可以感应力作用点、方向和大小。麻省理工学院研究了一种称为QTC(量子隧道复合材料)的特殊复合材料，该材料受到金属和非金属的挤压时[22-23]，传感器可通过电阻变化测量力信息。与之相类似的还有由并五苯分子和电子皮肤组成的有机薄膜等。皮肤力传感器价格昂贵、易损坏、设计复杂、对环境要求较高、采样率低、通用性较差[24-26]，难以在现实中使用。皮肤传感器的灵敏度系统无法获得碰撞方向信息，并会受到许多因素的影响，例如温度和湿度等。在利用力传感器进行碰撞点检测方面，文献[27]基于力/力矩传感器和结构化的探针建立一种物体轮廓探测方法，文献[28]基于力/力矩传感器数据和机械手指端几何模型提出求解触点位置的方法。……