对焊接、转移、喷漆等作业，机器人的结尾执行器在运动进程中不与外界物体相触摸，机器人只需方位操控就够了，而关于切削、磨光、安装作业，仅有方位操控难以完结作业使命，还有必要操控机器人与操作方针间的作用力以习惯触摸束缚。机器人采用力操控能够操控机器人在具有不确定性的束缚环境下完结与该环境相习惯的运动，然后能够习惯更杂乱的操作使命。
对一些杂乱的作业，如作业环境不确定或改动的安装和高精度的安装，对公役的要求乃至超越机器人自身所能抵达的精度，这时如仍企图经过方位操控来进步精度不只价值贵重，并且或许是徒劳无功的。而采用了力操控后，能够大大进步机器人的有用作业精度。
现在的机器人绝大多数根据方位操控的，比方说仓库里的转移机器人，从规则的方位动身，抵达指定方位，装货，按规划的道路移动，卸货。根据方位操控的机器人能操控方位、速度、加速度（视点、角速度、角加速度），所以在工业现场常见的应用是转移、焊接、喷漆。
可是只要求对方位操控是远远不行的，越来越多的场合要求机器人还要有用地操控力的输出，比方说打磨、抛光、安装这些作业。波士顿动力公司在力控上做得比较成功，它的机器人能跑能跳乃至能在雪地里行走。能够说未来操控范畴，有必要引进力控，纯方位操控是没有出路的。
浅显了解
先看长辈给的界说，“阻抗操控不直接操控机械臂结尾与环境触摸力，经过剖析‘机械臂结尾与环境之间的动态联系‘，将力操控和方位操控归纳起来考虑，用相同的战略完结力操控和方位操控。”
之前在学阻抗操控的时分就想，已然要操控机械臂结尾完结方位操控和力操控，为什么不直接用两个PID别离操控方位和力呢？一个原因是实时性没办法得到确保，不怎么知道什么时分对力操控什么时分对方位进行操控。另一个原因是机械臂是同一个并且是仅有的操控单元，是不能够把它分裂分隔来看的。就比方机械臂的最终方针是做到和人的手相同，能一起感触力、温度、湿度、方位等等，不能把它拆分到每个手指，比方食指便是用来感触力输出力的，其他手指不参加。所以阻抗操控的意图是构建一个体系使得执行器（机械臂）能一起操控力/方位。
阻尼-绷簧-质量体系
提出这个阻抗操控办法的Hogan原意便是想规划一种义肢协助残疾人，他觉得其时的机械臂都太”硬”了，不行柔软，好的机械臂应该是那种想绷簧相同的结构，能够感触外界的力。阻抗操控就建立在这个阻尼-绷簧-质量模型的基础上。
阻抗操控的完结办法应该是多种多样的，请能否概述一下大概有几种办法以及干流的办法？ – 邵天兰的答复 – 知乎
这篇答复举了一个机器人关门的比方，十分浅显地解说了这个模型每个部分的物理含义。我在这儿简略的描绘一下，假如是只能做方位操控的机械臂，现在给它一个关门的使命，假如方位操控有必定的差错，那么这个门或许会被拽坏。所以在机械臂的结尾加上一个绷簧，绷簧的功能十分有考究，比方有些门比较重，有些门比较轻，要使机械臂都能完结所有门的关门动作，那么绷簧的“刚度”要正好适宜，并且为了保持稳定，在关门的时分绷簧不能上下振荡。而最有弹性并且不会震动的体系便是阻尼-绷簧-质量体系。
阻尼-绷簧-质量体系能够代表体系的惯性（质量块）、阻尼（阻尼块）和刚度（绷簧）特性，阻尼-绷簧-质量模型的数学表达如下：
Md、Bd、Kd别离代表方针阻抗模型的惯性矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵。X代表方位向量，Xr代表希望方位，Fc代表机械臂结尾与环境的触摸力。
第一个公式只考虑了方位呈现差错的状况（绷簧体系），第二个公式考虑了方位和速度的差错状况（绷簧-阻尼体系），第三个公式考虑了方位、速度、加速度差错（相当于绷簧-阻尼-质量体系）。
这儿的数学表达式和上面贴出来的知乎中的答案不相同，知乎里从胡可定理来解说模型，F前面没有符号。而上面那种数学表达，我的了解是，是针对机械臂结尾力的守恒视点列出的方程。关于机器人结尾，体系用运动补偿环境触摸力，能够当作机械臂对外界环境的和婉。
根据方位的阻抗操控
机械臂和环境相触摸时，用阻抗来描绘机械臂的特征，经过调理阻抗操控器的三个参数（惯性系数、阻尼系数、刚度系数）来调理机械臂结尾和环境之间触摸力/方位的联系。［2］
图中E表明机械臂结尾实践轨道与希望轨道之差（方位操控部分），Z表明等效的阻抗模型（阻尼-绷簧-质量模型），F表明机械臂结尾与环境的触摸力。
上面说到的阻抗操控数学模型的三个公式没有考虑力的盯梢，下面引进参阅力Fr，界说差错力Fe=Fr-Fc得到如下公式：
界说Xf=X-Xr，经过上述公式能够将机械臂结尾与环境之间的触摸力转化成方位信号，将这个方位的批改信号和等待的方位信号叠加，然后对方位信号用PID操控，就能完结对触摸力/方位的一起操控。假如把PID方位操控放在内环，把使用阻抗模型对力转化为批改方位的进程放在外环，那这种结构便是根据方位的阻抗操控。下图是根据Delta机器人的阻抗操控剖析图（来源于哈工大 丁润泽硕士论文）
机械臂和环境之间存在力交互，传感器收集到力信号后，使用阻抗模型将它转化为方位批改量，和等待的方位结合之后得到实践需要操控的方位信号，运动学反解便是将笛卡尔坐标系中的三维方位转化为详细每个关节电机的视点，再经过方位操控器（一般来说是PID）完结方位操控。
模型仿真
仿真经常见的调试手法有以下几种：
当体系的等待力/等待方位输入阶跃呼应/斜坡呼应/正弦波呼应时，经过调查实践力/方位的盯梢状况，了解阻抗操控器的作用。
忽然改动机械臂与环境之间的触摸间隔，能够经过调查方位的盯梢状况来判别阻抗操控器参数的好坏。
经过改动三个参数的巨细，来模仿环境的改动，（比方改动系数Kd，模仿环境刚度的改动），再调查力/方位的盯梢状况。
这些测验让我想起了武侠小说里边两个学武的人在对掌的画面hhh
问题
许多论文都说到，在阻抗操控模型中，Md、Bd、Kd都为对角矩阵，也便是说在空间中三维方向不存在耦合联系。这是为了简化问题仍是本质上模型的一种规划呢？
至于加速度、速度、方位（Md、Bd、Kd）之间假如存在耦合是一种什么物理环境？我幻想不出来
