只用電流估計力矩的情況下，通用機器人的辨識可以達到什麼精度？

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首先，這個問題的完整技術路線可以參考這篇回答：fly qq：KUKA LBR iiwa 機械手是如何實現精密力控制的？

下面，我們分析一下用電流估計力矩做辨識，（與直接用力矩感測器相比），可能存在哪些影響精度的地方：

線性關係

我們用電流估計力矩，基本上就是默認電流與力矩成正比：

$au_m = KI$

然而，這個假設可能並不完全成立：

出處：Asada, H., K. Youcef-Toumi, and S. K. Lim. "Joint torque measurement of a direct-drive arm." Decision and Control, 1984. The 23rd IEEE Conference on. Vol. 23. IEEE, 1984.

在零點附近，由於電機自身內部存在摩擦力，所以會有一點非線性的區域。所以，直接使用電機參數表上的力矩常數，可能會引入一點誤差。

解決辦法：單獨對電機的電流與力矩關係進行測量與標定，得到更為精確的力矩-電流關係：

$au_m=f(I)$

在這個前提下辨識的話，可以達到如下效果：

出處：我去年寫的推送：聽說現在協作機器人很火，所以我也做了1/7個

摩擦力

由於從電流只能估計得到電機輸出端的力矩，與機器人連桿之間還存在減速器，有傳動，也就意味著存在摩擦力。

當然，常用的解決方法就是建立摩擦力的模型，然後把摩擦力模型的係數一同進行辨識。

然而，由於摩擦力形成原因未知、影響因素未知（跟速度大小、速度方向、溫度、運行時間、負載等有關？），所以要想對摩擦力進行精確建模並不容易。

舉個極端的例子，在一個大負載、行星減速器的關節上，效果入下：

可見，機器人在關節換向的時候摩擦力大小會發生震蕩，給定的摩擦力模型無法擬合這種波形。

後來分析，行星減速器的齒隙比較大，換向的時候首先要消除回程差。這時候相鄰齒輪之間就會發生碰撞。這個碰撞就不是簡單摩擦力能夠表達的了。

還是那句話：摩擦力的話，入坑需謹慎。

通過電流獲得力矩值是很準確的。實際中的誤差主要是減速器摩擦力引入的。我之前做過八公斤與二十五公斤機器人的動力學建模以及系統辨識，整個過程只用了電流反饋和位置反饋。比較下來，動力學方程算出的力矩與電流環反饋的力矩差別不到10%，但在換向是會有個很大的尖峰值誤差，這主要由摩擦力模型誤差導致的。總結下來，電流環反饋可提供很有用的信息，通過電流汗獲取動力學模型是可行的。

我做過某12kg工業機器人的力矩測算，實際上減速機在不同速度下的效率相差是比較大的，低速下的摩擦和高速下的摩擦也有一些區別，需要加正係數才能把實際測量和理論計算吻合起來，假如把電機裝到另外負載的機器人上，還是用之前的修正係數，誤差可能不止10%，有20%都是正常的。

之前在youtube 上看到過相關測試，直接用電機電流反饋值的誤差在+-10%，用力感測器做反饋可達到&<1%的精度。