Kuvvet Kontrolü ve Empedans Kontrolü Temel Bilgileri — Dokunabilen Bir Robot İnşa Etmek

Konum kontrolü — bir robot koluna sadece "bu koordinata hareket et" komutu vermek — kol serbest uzayda hareket ederken sorunsuz çalışır. Hedef sert bir yüzeyin ötesinde yer alıyorsa, konum hatasını azaltmak büyük bir temas kuvveti üretebilir. Bu kuvvetin büyüklüğü, kazançlara, mekanik ve çevresel sertliğe, yaklaşma hızına ve tork sınırlarına bağlıdır. Temas, konum kontrolünün başarısız olmasına kaçınılmaz olarak neden olmaz; etkileşim kuvvetini kontrol etmek ek tasarım gerektirir. Bu makale, bu somut başarısızlıktan — "temas anında ne olur" — yola çıkarak, sanal bir yay, sönümleyici ve kütle kullanarak kuvvet ve robot hareketi arasındaki ilişkiyi tanımlayan empedans kontrolü; bu nedensel ilişkiyi tersine çeviren kabul kontrolü; ve konum ve kuvveti uzamsal yöne göre ayıran hibrit konum/kuvvet kontrolü üzerinde sistematik olarak çalışır ve denklemleri baştan sona takip eder.

Sahada kuvvet ve dokunmayı algılayan robotik bir el

Resim: Robotic El, Hannover Messe 2016'da (NearEMPTiness, CC BY-SA 4.0), Wikimedia Commons. Metinde tartışılan empedans veya admitans kontrolünün belirli bir uygulaması değil, teması ve kavrama kuvvetini algılayan temsili çok parmaklı bir el.

0. Bu Makalenin Kapsamı

• Robotun çevresiyle temas ettiği görevlerde neden yalnızca konum kontrolünün yetersiz kaldığı
• Kuvvet kontrolünün ele aldığı girdiler (konum/kuvvet algılama) ve çıktıları (tork, eklem açıları) arasındaki ilişki
• Empedans kontrolünün konum hatası ve kuvveti "sanal bir yay, sönümleyici ve kütle" aracılığıyla nasıl bağladığı
• Admitans kontrolünün, empedans kontrolünün nedenselliğini tersine çeviren bir tasarım olduğu
• Hibrit konum/kuvvet kontrolünün ardındaki fikir — kısıtlanmış ve serbest yönlerin uzamsal olarak ayrılması
• Saf kuvvet kontrolü, empedans kontrolü, admitans kontrolü ve hibrit kontrol arasındaki farklar ve her birinin ne zaman kullanılacağı
• Sert ortamların, sürtünmenin ve sensör gürültüsünün kuvvet kontrolünü neden zorlaştırdığı
• Endüstriyel robot montajı/cilalama, işbirlikçi robot güvenlik fonksiyonları ve insansı robotlarda yöntem seçiminin nasıl değiştiği Yürüme

1. Özetle: Kuvvet Kontrolü ve Empedans Kontrolü Nedir?

Tek cümleyle özetlemek gerekirse: kuvvet kontrolü, bir robotun elinin (veya eklemlerinin) çevreye uyguladığı veya çevreden aldığı kuvveti, sadece konum değil, açık bir kontrol hedefi olarak ele alan bir çerçevedir; empedans kontrolü ise, bu çerçevenin temsili bir tasarımı olarak, konum hatası ile kuvvet arasındaki ilişkiyi sanal bir yay, sönümleyici ve kütle (mekanik empedans) olarak tanımlayarak kuvveti dolaylı olarak kontrol eder.

Buradaki önemli ayrım, "kuvveti doğrudan komuta etmek" ve "kuvvet ile konum arasındaki ilişkiyi tanımlamak"ın farklı şeyler olmasıdır. Saf kuvvet kontrolü, kuvvetin kendisini hedefler — "bu yönde 10 N kuvvet üret" — oysa empedans kontrolü, konum ve kuvvet arasında bir davranışsal kuralı hedefler: "konum kayarsa, bu kaymaya orantılı bir kuvvetle geri itin (veya kendinizi geri ittirin)." Daha sonraki bölümlerde göreceğimiz gibi, bu fark, temasta doğal olarak var olan belirsizliğe karşı dayanıklılık üzerinde büyük bir etkiye sahiptir.

2. Yüksek Rijitlikli Pozisyon Kontrolü Neden Büyük Temas Kuvvetleri Üretebilir?

Çoğu endüstriyel robot kolu, yüksek kazançlı PD kontrolü kullanarak hedef eklem açısını sürekli olarak izleyen pozisyon kontrolü üzerine kuruludur. Kol serbest uzayda hareket ederken, bu hiçbir soruna neden olmaz; hedef ve mevcut pozisyon arasındaki farkı (hatayı) azaltmak için tork üretir ve kol, amaçlanan yörüngesini doğru bir şekilde izler.

Sorun, elin sert bir nesneye temas ettiği anda ortaya çıkar. Pozisyon kontrol denetleyicisi "Hedef pozisyona ulaşmadım" hatasını sürekli olarak algılar ve bunu azaltmak için tork üretmeye devam eder. Ancak ortam (masaüstü, vida deliğinin duvarı) hareket etmediği için el daha fazla ilerleyemez. İdealize edilmiş bir sert cisim temasında, bu durum şu şekilde formüle edilebilir:

Sabit hedefler ve sonlu kazançlar için, bir PD denetleyicisi sabit bir hatada sonlu tork üretir; tork, zaman geçtikçe sınırsız olarak artmaz. Büyük kazanımlar veya yüzeye nüfuz eden bir hedef, yine de aşırı temas kuvveti üretebilir. Bütünleşik eylem, ayrı bir sarılma sorununu ortaya çıkarır. Gerçek sistemde tork sınırlarını, uyumluluğu ve yaklaşma hızını değerlendirin.

Ayrıca, konum kontrolü, "hedef yörüngesinin" kendisinin ortamın geometrisiyle tam olarak eşleştiğini varsayar. Bir vida deliğine bir pim yerleştirmeyi düşünün: deliğin merkez konumu 0,1 mm bile saparsa, yalnızca konum kontrolüne sahip bir robot, tam olarak bu hata kadar duvara bastırmaya devam edecektir. İnsanlar bu tür manuel görevleri, bileklerimiz ve parmak uçlarımız doğal olarak bir yumuşaklığa (uyumluluğa) sahip oldukları için gerçekleştirebilirler - "kuvveti hissedin ve biraz verin" - ve robotların da bu aynı özelliğin kasıtlı olarak tasarlanması gerekir. Kuvvet kontrolü ve empedans kontrolünün ardındaki motivasyon budur.

3. Girişler Nelerdir?

Kuvvet kontrolü, yalnızca konum kontrolünden daha fazla bilgi kaynağından yararlanır.

• Eklem açısı ve eklem açısal hızı: Enkoderlerden elde edilen ve pozisyon kontrolüyle paylaşılan eklem durumu \theta, \dot{\theta}.

• Ele (veya tüm kola) uygulanan kuvvet/tork: Bileğe monte edilmiş 6 eksenli bir kuvvet/tork sensöründen veya her bir eklemdeki tork sensörlerinden elde edilen, ortamdan alınan gerçek kuvvet F_{\text{ext}}. Bu kuvvet algılama prensibi, Kuvvet/Dokunsal Sensörlerin Çalışma Şekli ve Önde Gelen Ürünler bölümünde ayrıntılı olarak ele alınmıştır.

• Hedef yörünge / hedef empedans: Elin ulaşması gereken referans pozisyon \mathbf{x}_d'e ek olarak, empedans kontrolü ayrıca tasarımcı tarafından önceden girdi olarak verilmesi gereken hedef sanal kütle, sönümleme ve sertlik parametrelerini ( M_d, D_d, K_d ) gerektirir.

• Temas ve çevresel özellikler hakkında bilgi: Bir yönün kısıtlanıp kısıtlanmadığının uzamsal yöne göre değiştiğini varsayan hibrit kontrol gibi yöntemler, tasarım girdisi olarak çevre tarafından hangi yönlerin kısıtlandığını (seçim matrisi) da dikkate alır.

Kuvvet algılamanın eklenmesi, pozisyon kontrolünden en büyük farkı oluşturur. Kuvvet sensörünün bant genişliği, örnekleme hızı ve gürültü özellikleri, tüm kuvvet kontrol döngüsünün tepki hızını ve kararlılığını doğrudan belirler.

4. Ne İçin Çözüm Buluyoruz? Çıktılar Nelerdir?

Kuvvet kontrolü, tıpkı pozisyon kontrolü gibi, nihayetinde her bir eklem için bir tork komutu \tau üretir. Yönteme göre farklılık gösteren şey, bu torkun hesaplanmasının hedeflediği şeydir.

• Saf kuvvet kontrolü: Hedef kuvvet F_d ile ölçülen kuvvet F_{\text{ext}} arasındaki farkı doğrudan geri besler ve kuvvet hatasını sıfıra doğru yönlendirir.

• Empedans kontrolü: Hedeflenen "konum ve kuvvet arasındaki ilişkiyi" (sanal bir yay, sönümleyici ve kütle) gerçekleştiren torku üretir. Temas kuvveti, çevresel sertlik, penetrasyon, gecikme ve doygunluk tarafından belirlenir; bu nedenle, sert bir ortamda bile aşırı kuvvetin otomatik olarak önleneceğinin garantisi yoktur.

• İletkenlik kontrolü: Ölçülen veya tahmin edilen kuvvetten konum düzeltmesini (veya hız düzeltmesini) hesaplar ve bunu iç konum kontrol döngüsüne iletir. Kuvvet girdidir ve düzeltme çıktıdır - nedensellik empedans kontrolüne göre tersine çevrilmiştir.

• Hibrit konum/kuvvet kontrolü: Görev alanını "konumun kontrol edilmesi gereken yönler" ve "kuvvetin kontrol edilmesi gereken yönler" olarak ikiye ayırır ve her yöne aynı anda farklı bir kontrol yasası (konum veya kuvvet kontrolü) uygular.

Bu yöntemlerin her biri, farklı denklem düzenlemeleriyle aynı ortak hedefi takip eder: "Temas anında oluşan kuvveti, hasara veya kazalara neden olmayacak bir aralıkta tutarken, görev için anlamlı bir yörünge ve kuvvet seviyesi elde etmek".

5. Temel Mimari

Kuvvet kontrolü etrafındaki döngüler, "kuvvet geri beslemesinin" konum kontrol döngüsüne nerede ve nasıl dahil olduğu yapısı etrafında düzenlenebilir. Öncelikle, empedans kontrolü ve admitans kontrolü arasındaki nedensellik farkına bir diyagramda bakalım.

Şekil 1

— Empedans kontrolü, giriş olarak konum (hata) alır ve çıkış olarak kuvvet üretir; bu kuvvet daha sonra tork komutuna dönüştürülür. İletkenlik kontrolü ise, giriş olarak kuvvet alır ve çıkış olarak bir konum düzeltmesi üretir; bu düzeltme mevcut bir konum kontrol döngüsüne aktarılır. Her ikisi de aynı "sanal yay, sönümleyici ve kütle" ilişkisini kullanır, sadece giriş ve çıkış tersine çevrilmiştir.

Şimdi de hibrit konum/kuvvet kontrolünün görev alanını iki alt alana nasıl böldüğüne bakalım.

Şekil 2 — Hibrit pozisyon/kuvvet kontrolü, görev alanının her yönünü "pozisyonu kontrol edecek yön" ve "kuvveti kontrol edecek yön" olarak ayırmak için bir seçim matrisi kullanır, her biri için torku bağımsız olarak hesaplar ve bunları tek bir eklem torku komutunda birleştirir.

6. Temsili Algoritmalar

Uyumluluk Kontrolü — Kuvvet Kontrolünün Teorik Temeli

Kuvvet geri besleme kontrolünü sistematik olarak biçimlendiren önemli erken çalışmalardan biri, Matthew T. Mason'ın 1981 yılında IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics dergisinde yayınlanan "Bilgisayar Kontrollü Manipülatörler için Uyumluluk ve Kuvvet Kontrolü" başlıklı makalesidir. Bu makale, bir robotun el pozisyonunun görev nesnesinin geometrisi tarafından kısıtlandığı durumlarda ortaya çıkan kısıtlama türüne (doğal kısıtlamalar ve yapay kısıtlamalar) göre pozisyon ve kuvveti sınıflandırmak için bir çerçeve sunmuş ve aşağıda tartışılan hibrit pozisyon/kuvvet kontrolünün teorik temeli olmuştur. Bu fikir — "pozisyonun hangi görev koordinat çerçevesi ekseni boyunca kontrol edilmesi gerektiği ve kuvvetin hangi eksen boyunca kontrol edilmesi gerektiği" sorusunun geometrik olarak çözümlenmesi — günümüzde kuvvet kontrolü için ders kitaplarında başlangıç noktası olarak kalmaktadır.

Hibrit Pozisyon/Kuvvet Kontrolü — Eşzamanlı Kontrol İçin Alanın Bölünmesi

M.H. Raibert ve J.J. Craig'in 1981 yılında ASME'nin Dinamik Sistemler, Ölçüm ve Kontrol Dergisi'nde yayınlanan "Manipülatörlerin Hibrit Pozisyon/Kuvvet Kontrolü" başlıklı makalesi, hibrit pozisyon/kuvvet kontrolünü önermiştir; bu kontrol, görev alanı koordinat çerçevesinin her eksenini, pozisyonun kontrol edilmesi gereken bir yön ve kuvvetin kontrol edilmesi gereken bir yön olarak açıkça böler ve her ikisini de eşzamanlı olarak kontrol eder. Bir masa yüzeyinde kayan bir montaj işlemini örnek olarak ele alalım: Masaya dik yönde (basma kuvvetini sabit tutmak istediğiniz yönde) kuvvet kontrolü, masaya paralel iki yönde (bir yörünge izlemek istediğiniz yönde) ise konum kontrolü uygulanır.

Matematiksel olarak, bu, köşegen elemanları 0 veya 1 olan bir seçim matrisi S kullanır; S'ün 1 olduğu yönlerde konum kontrol yasası, (I - S)'ün 1 olduğu yönlerde ise kuvvet kontrol yasası uygulanır.

F_{\text{pos}}, konum hatasından hesaplanan sanal kuvvettir ve F_{\text{force}}, kuvvet hatasından hesaplanan sanal kuvvettir. Bu yöntemin gücü sezgisel açıklığında yatmaktadır, ancak kısıtlanmış yönün görev koordinat çerçevesinin bir ekseniyle tam olarak hizalandığını varsayar; bu da ortamın şekli veya pozisyonu belirsiz olduğunda bir zayıflık haline gelir, çünkü seçim matrisinin kendisini tasarlamak zorlaşır.

Empedans Kontrolü — Pozisyon ve Kuvvet Arasındaki İlişkinin Tanımlanması

Neville Hogan'ın ASME'nin Dinamik Sistemler, Ölçüm ve Kontrol Dergisi'nde 1985 yılında yayınlanan üç bölümlü makalesi, "Empedans Kontrolü: Manipülasyona Bir Yaklaşım" (Bölüm I — Teori, Bölüm II — Uygulama, Bölüm III — Uygulamalar), hibrit kontrolden farklı bir fikir sunmuştur. Kontrol hedefi olarak pozisyon veya kuvveti seçmek yerine, hedef sanal kütle, sönümleme ve sertlik parametrelerini kullanarak pozisyon hatası ile elin karşılık olarak uyguladığı (veya aldığı) kuvvet arasındaki ilişkiyi tanımlar.

M_d, D_d, K_d sırasıyla hedef sanal kütle, sanal sönümleme katsayısı ve sanal sertlik (yay sabiti) parametreleridir; tasarımcı bu parametreleri göreve göre seçer. Bu denklem, elin davranışı olarak, kütle, yay ve sönümleyiciden oluşan sanal bir mekanik sistemi gerçekleştirmeye çalışır: "El hedef konumdan ne kadar uzaklaşırsa, dış kuvvet F_{\text{ext}}'ye yanıt olarak bir yay gibi o kadar geri iter (veya geri itilir)." Daha büyük veya daha küçük bir K_d, elin daha sert veya daha yumuşak tepki vermesini sağlar ve D_d salınımı bastıran sönümlemeyi yönetir.

Önemli nokta, empedans kontrolünün hedef kuvveti doğrudan kontrol etmemesidir. Ortam sert ise, hafif bir konum hatası bile onu dengelemek için büyük bir tepki kuvveti üretir, böylece aşırı kuvvetten kaçınılır. Tersine, serbest uzayda dış kuvvet sıfırdır, bu nedenle bu denklem esasen sıradan konum kontrolüyle (yay ve sönümleyici aracılığıyla yörünge takibi) aynı davranışa indirgenir. Bu sağlamlık — aynı kontrol yasası, temas olup olmadığına veya ortamın ne kadar sert olduğuna bağlı olarak açıkça geçiş yapmadan, serbest uzayda ve kısıtlı uzayda doğal olarak davranışını değiştirir — empedans kontrolünün kuvvet kontrolünün temel fikri olarak bu kadar yaygın kullanılmasının nedenidir.

İletkenlik Kontrolü — Kuvvetten Konum Düzeltmesi Hesaplayan Ters Yönlü Bir Tasarım

Empedans kontrolü "konumu (hata) girdi olarak alıp kuvvet çıktısı veren" bir tasarım iken, iletkenlik kontrolü ters nedenselliğe sahip bir tasarımdır: "kuvveti girdi olarak alıp konum (düzeltme) çıktısı verir." Ölçülen dış kuvvet F_{\text{ext}}, aynı kütle/sönümleme/rijitlik mekanik sistemine beslenir ve elde edilen konum düzeltmesi \Delta \mathbf{x}, mevcut (yüksek kazançlı) bir konum kontrol döngüsünün hedef değerine eklenir.

Bu denklemin (sayısal veya analitik olarak) entegrasyonuyla elde edilen \mathbf{x}, iç konum kontrol döngüsüne verilen düzeltilmiş hedef konum haline gelir. Matematiksel form, empedans kontrol denklemine neredeyse özdeştir, ancak temel fark giriş ve çıkış olarak neyin kullanıldığıdır. Bu nedensellik farkı, aktüatörün pratikte torku doğrudan kontrol edebilmesine bağlıdır — eklem torkunu doğrudan kontrol edebilen yüksek performanslı aktüatörlere sahip bir robot, empedans kontrolünü doğrudan uygulayabilirken, yalnızca konumu (veya hızı) kontrol edebilen sert bir redüksiyon dişlisine sahip endüstriyel bir robot, kuvvet bilgisini konum komutuna dönüştüren admitans kontrolünü mevcut bir konum kontrol döngüsüne katmanlamayı daha kolay bulur.

7. Algoritmalar Nasıl Farklılaşır?

Genel bir eğilim olarak, hedef kuvvete sadakat öncelik ise, saf kuvvet kontrolü veya hibrit kontrol avantajlıdır; belirsiz çevresel sertlik veya şekil altında kararlılık ve güvenlik öncelik ise, empedans kontrolü veya iletkenlik kontrolü avantajlıdır. Çoğu gerçek endüstriyel robotun doğrudan torku kontrol edemeyen eklemleri olduğundan (çoğunlukla konum/hız komut mekanizmalarıdır), iletkenlik kontrolü veya her ikisini birleştiren hibrit bir uygulama, empedans kontrolünün kendisinden daha sık benimsenme eğilimindedir.

8. Zorlandığı Noktalar / Zorlu Ortamlar

Kuvvet kontrolü ve empedans kontrolünün gerçek dünya operasyonlarında karşılaştığı zorluklar genel olarak şu şekilde sıralanabilir:

Son derece sert ortamlarda kararlılık: Empedans kontrol denklemindeki hedef sertlik K_d çok yüksek ayarlanırsa, küçük bir konum hatası bile büyük bir kuvvete neden olur ve bu kuvvet, sensör örnekleme gecikmesi ve eklem esnekliği (dişli esnemesi vb.) ile etkileşime girerek salınım kararsızlığını (temas kararsızlığı olarak bilinir) tetikleyebilir. Tersine, K_d çok düşük ayarlanırsa, hedef yörüngenin takibi kaybolur. Ortamın gerçek sertliği hakkında önceden bilgi sahibi olmadan K_d'u iyi seçmek zordur.

Sürtünme ve aktüatör doğrusal olmama durumu: Eklem redüksiyon dişlileri ve kayış tahriklerinde, idealize edilmiş tork kontrol denkleminde görünmeyen bozulmalar olarak hareket eden sürtünme ve boşluk (oynama) bulunur. Özellikle ucuz redüksiyon dişlileri kullanan robotlarda, bu sürtünme, empedans kontrolünün varsaydığı "sanal yay/sönümleyici" davranışının doğru bir şekilde yeniden üretilmesini engelleyebilir.

Kuvvet sensörü gürültüsü ve bant genişliği: Kuvvet kontrol döngüsünün tepki hızı, doğrudan kuvvet sensörünün örnekleme hızı ve gürültü özellikleriyle sınırlıdır. Gürültülü sensör çıktısını doğrudan geri besleme döngüsüne beslemek, kontrol yasasının istenmeyen yüksek frekanslı titreşimleri yükseltmesine neden olur, bu nedenle her zaman dikkate alınması gereken bir filtreleme-kontrol bant genişliği dengesi vardır.

Ortamın şekli ve sertliği hakkında yetersiz ön bilgi: Hibrit konum/kuvvet kontrolü, kısıtlanmış yönün hangi eksene karşılık geldiğini önceden bilmelidir. Gerçek görev nesnesinin pozisyonunda veya şeklinde bir hata varsa, varsayılandan farklı bir yönde beklenmedik bir kuvvet ortaya çıkar ve seçim matrisi tasarımının kendisi bozulur.

Çok Noktalı ve Yüzey Teması: Şimdiye kadarki tartışmaların çoğu, elin çevreyle temas eden tek bir noktasını varsaymaktadır. Robotik bir elin bir nesneyi sarıp kavraması gibi çok noktalı veya yüzey temasında, her temas noktasının kuvvetinin ayrı ayrı ele alınması gerekir; bu da tek noktalı empedans kontrol çerçevesini basitçe genişletmeyi zorlaştırır.

9. Pratik Seçenekler

Kuvvet kontrolü ve empedans kontrolü arasında bir yaklaşım seçmek, robotun sahip olduğu aktüatör tipine, görevin doğasına ve güvenlik gereksinimlerine bağlıdır.

• Endüstriyel robot kolu montajı/parlatma (vida sıkma, çapak alma, montaj işleri): Bu görevlerin çoğunun önceden bilinen kısıtlı bir yönü vardır, bu nedenle hibrit konum/kuvvet kontrolü veya mevcut konum kontrollü bir robota kolayca sonradan takılabilen empedans kontrolü yaygın olarak kullanılır. Parlatma işi - baskı kuvvetini sabit tutarken bir yüzeyi izleme - kuvvet kontrolü ve konum kontrolü yönlerinin açıkça ayrıldığı tipik bir örnektir.
• İşbirlikçi robot (kobot) güvenlik fonksiyonları: İnsan temasını algılama ve kuvveti anında azaltma veya durdurma güvenlik fonksiyonu, genellikle eklem tork sensörlerinden veya bilek kuvvet/tork sensörlerinden gelen sinyalleri kullanan empedans kontrolüne benzer bir tasarımla (yumuşak sanal sertlik) birleştirilir. ISO/TS 15066 gibi işbirlikçi robot güvenlik standartları tarafından belirlenen temas kuvveti üzerindeki üst sınırlar, doğrudan bu tür kuvvet kontrolü tasarım hedefiyle bağlantılıdır.
• İnsansı ve bacaklı robotların yürümesi ve ayak-zemin teması: Bir ayağın yere değdiği anda darbeyi emmek ve engebeli arazide dengeyi korumak için her bacak ekleminde empedans kontrolü (veya tüm vücut empedansını entegre bir şekilde ele alan Tüm Vücut kontrolü) uygulamak yaygındır. Zeminin sertliği genellikle bilinmemektedir; işte tam da burada empedans kontrolünün değişen çevresel sertliğe karşı dayanıklılığı devreye girer.

• Protez ve rehabilitasyon robotları (insanlarla doğrudan temas halinde olan cihazlar): Bunlar, kullanıcının uyguladığı kuvvetteki istenmeyen değişiklikleri yumuşak bir şekilde takip etmelidir ve kuvveti girdi olarak ele alabilen iletkenlik kontrolü, mevcut konum kontrolüne dayalı aktüatör konfigürasyonlarına entegre edilmesi kolay olduğu için tercih edilir.

• Hassas kuvvet değerleri gerektiren muayene ve ölçüm görevleri: Hedef kuvvetin doğru bir şekilde izlenmesi en önemli öncelik olduğunda, kuvveti yalnızca dolaylı olarak kontrol eden empedans kontrolü veya iletkenlik kontrolünden ziyade saf kuvvet kontrolü veya hibrit kontrol daha uygundur.

Her uygulamada, kuvvet kontrolü asla yalnızca robota özgü izole bir teknoloji değildir; gerçek donanım üzerinde anlamlı "yumuşak temas" sağlamak, kuvveti ve torku algılayan kuvvet/dokunsal sensörleri, eklem uzayını ve görev uzayını birbirine bağlayan kinematik (ters kinematik ve Jacobian) ve eklem torkunu gerçekten üreten aktüatörün özelliklerini birleştirmeyi gerektirir (hidrolik tahriklerle kuvvet kontrolü için Hidrolik Sistemler Temel Kılavuzu bölümüne bakın).

10. Özet (Üç Satırlık Özet)

• Yalnızca pozisyon kontrolüne sahip bir robot, aşırı kuvvet üretmeye çalışarak sert bir ortamla temas ettiği anda bozulur; bu nedenle kuvveti açıkça ele alan bir kontrol gereklidir.

• Empedans kontrolü, sanal bir yay, sönümleyici ve kütle aracılığıyla konum hatası ve kuvveti birbirine bağlar; admitans kontrolü ise bu nedenselliği tersine çevirerek kuvvetten bir konum düzeltmesi hesaplar.

• Hibrit konum/kuvvet kontrolü, uzayı konum kontrolü ve kuvvet kontrolü yönlerine ayırma netliğine sahiptir, ancak ortamın duruşu ve şekli hakkında önceden bilgiye bağlıdır.

Kontrol hedefleri için temel referanslar

• Modern Robotik: Kontrol Sistemi Genel Bakışı
• Modern Robotik: Hibrit Hareket-Kuvvet Kontrolü