Torque Control
- 又稱: Current Control, Effort Control
- 類別: Control › Force & interaction control
- 標籤: control, actuation, safety, legged-robots, compliance
命令關節用多大的力推，而不是它要去哪裡：這種控制模式讓機器人能順應，並感覺到它碰觸的東西。
定義
扭矩控制命令的是關節所施加的力，而不是它應該到達的位置。位置控制的關節回答的問題是「到這裡並保持住」；扭矩控制的關節回答的是「用這麼大的力推，讓外界決定你最後停在哪裡」。這個區別改變了機器人能安全地做哪些事。
在位置控制下，碰到意料之外的物體時，會產生到達指令位置所需的任何力，機器就是這樣弄壞東西、傷到人的。在扭矩控制下，接觸只會讓運動在指令的力道下停止。這使它成為順應行為的基礎：限力組裝、安全的實體互動、足式機器人吸收地面衝擊，以及任何事先無法精確得知環境的任務。
實務上，扭矩是透過馬達電流來命令的，因為在無刷馬達中電流與扭矩成正比。這意味著扭矩控制的品質取決於傳動機構傳遞扭矩的忠實程度：低減速比、可回驅的驅動讓電流能很好地代表關節扭矩，而高減速比的減速箱會加入摩擦與扭轉變形，淹沒這個訊號。這正是準直驅致動器存在的原因，也是為什麼用於扭矩控制的關節，與用於精密定位的關節，構造截然不同。
為何重要
扭矩控制是必須關在柵欄裡的機器與能在人旁邊工作的機器之間的分界線。它也是讓現代足式機器人成為可能的關鍵：命令力而不是位置的腿，可以吸收落地的衝擊，而不是與之對抗。當規格表標榜扭矩控制時，它暗中宣稱的是一整串設計決定，包括可回驅的傳動機構、電流感測與夠快的控制迴路，而不只是一項韌體功能。
主要應用
- 為了安全必須限制接觸力的協作機器人
- 吸收地面衝擊並估計接觸的足式機器人
- 插入之類的組裝任務，只靠位置會卡住或弄壞零件
- 遠端操作與力回饋，操作員必須感覺到遠端的接觸
- 輔助而不是凌駕穿戴者的外骨骼與復健裝置
實際應用
扭矩控制的關節通常把無刷馬達與磁場導向控制、每一相的電流感測，以及低減速比的傳動機構搭配在一起，讓電流與輸出扭矩之間的關係保持忠實。控制執行得很快，通常達到千赫茲以上，因為接觸事件發生得很快。許多系統把它用在較高層的位置或阻抗控制器之下，而不是單獨使用：外迴路決定要去哪裡，內部的扭矩迴路決定要堅持多大的力道。
常見誤解
- 扭矩控制代表機器人是安全的：它讓安全的行為成為可能，但指令扭矩仍必須合理地選擇
- 任何馬達都能進行扭矩控制：你需要電流感測，以及能忠實傳遞扭矩的傳動機構；高減速比的蝸桿驅動做不到
- 它取代了位置控制：大多數系統把扭矩當成內迴路，在位置或阻抗控制器之下執行
- 馬達電流等於關節扭矩：摩擦、齒輪與溫度都夾在兩者之間，這就是關節扭矩感測器存在的原因
誰需要了解
- 任何打造會碰觸不可預測之物體或人的機器人的人
- 為足式或協作機器挑選致動器的人
- 任何機器人在接觸時弄壞零件而不是停下來的人
- 閱讀標榜扭矩或電流控制之致動器規格的工程師
- 想了解控制模式與機械設計為何無法分開選擇的學生
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