首先要判斷是否有人或者物體在附近

獲取的方式有兩種：一種是主動(dòng)的通過(guò)攝像頭、紅外、超聲波或者激光燈傳感器判斷附近是否有障礙物或者人。另一種則是被動(dòng)的，當(dāng)人或者物體接觸到機(jī)器人后，通過(guò)感知接觸的力來(lái)判斷。

第一種通過(guò)攝像頭：比如Baxter頭頂?shù)臄z像頭檢測(cè)是否有人靠近，ABB也在N年前就推出了safemove的option，當(dāng)然目的不是為了人機(jī)協(xié)作，而是為了在去掉圍欄的情況下還能保證安全，機(jī)器人與人能在一個(gè)房間里工作。

圖一紅外和超聲波屬于比較便宜的傳感器，移動(dòng)平臺(tái)比如AGV，掃地機(jī)器人用的比較多。一方面可以用來(lái)檢測(cè)前方障礙物，另一方面布置在機(jī)器人底端還能判斷是否會(huì)從高臺(tái)跌落。激光是一種比較靠譜的測(cè)障礙工具了，像Neato用的旋轉(zhuǎn)式的激光頭，不僅能發(fā)現(xiàn)障礙物，還能實(shí)時(shí)的根據(jù)所測(cè)距離構(gòu)建室內(nèi)的地圖。

圖1 自左向右分別為Baxter robot；Neato掃地機(jī)器人，激光傳感器在頂部；DLR LWR內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括齒輪箱，力矩傳感器，驅(qū)動(dòng)等。

而被動(dòng)的判斷人也有不止一種方式。對(duì)于KUKA的LWR系列，以及SCHUNK（雄客）的關(guān)節(jié)球，他們的做法則是在關(guān)節(jié)的內(nèi)部加上力傳感器，通過(guò)檢測(cè)力矩來(lái)判斷是否有接觸。Baxter手臂內(nèi)也有檢測(cè)力的功能，方法和精度則不如上面這種。另一種被動(dòng)的方式則是通過(guò)電機(jī)電流的變化來(lái)判斷是否遇到了阻礙，典型的代表有ABB今年推出的YuMi，以及Universal的UR系列。

這兩種方式各有優(yōu)劣，采用內(nèi)置多自由度力傳感器的形式能掌握每一個(gè)關(guān)節(jié)的手里的方向和角度，對(duì)于某些應(yīng)用會(huì)有幫助，但是成本會(huì)比較高，KUKA的一臺(tái)IIWA從我了解的價(jià)格來(lái)看還是比較昂貴的。而對(duì)于第二種方式而言，價(jià)格則親民多了，UR系列和YuMi的價(jià)格從我了解來(lái)看并沒(méi)有比普通的工業(yè)機(jī)器人要高（YuMi得算兩條臂），而且尺寸上更加緊湊。

對(duì)于人機(jī)協(xié)作的安全性方面，采用何種方式最為穩(wěn)妥，目前并沒(méi)有一個(gè)明確的規(guī)定，還處于探索的階段。像ABB這樣的公司則會(huì)采取最穩(wěn)妥最安全的方式，除了電流檢測(cè)意外，輕量化的設(shè)計(jì)，軟性材料包裹機(jī)械臂，輕負(fù)載設(shè)計(jì)，最高運(yùn)動(dòng)速度限制，以及還有很多軟件，電機(jī)，控制等方面的設(shè)計(jì)和想法，保證了出錯(cuò)誤判以及安全故障的概率非常低，甚至及時(shí)出了故障機(jī)械臂砸到人也不會(huì)產(chǎn)生較大的傷害。

圖二圖2 ABB YuMi機(jī)器人，雙臂14自由度，表面包裹軟性塑料，內(nèi)置控制柜，總重38kg。

另一方面，能夠?qū)ν饨绲牧剡M(jìn)行感知也是leadthrough編程的基礎(chǔ)，雖然ABB很早很早以前就做過(guò)Leadthrough方式的編程：在機(jī)器人的末端裝個(gè)工具，然后用手拽著工具進(jìn)行示教編程，但是當(dāng)時(shí)一方面都是大機(jī)器人，要考控制柜去主動(dòng)適合人太難了，另一面當(dāng)時(shí)的技術(shù)也不夠好，因此沒(méi)有推廣開(kāi)來(lái)。這么多年過(guò)去了，對(duì)于桌面級(jí)別的小機(jī)器人，人工示教的方式又開(kāi)始熱炒起來(lái)。

在獲取機(jī)器人外界的信息后，機(jī)器人則需要根據(jù)不同情況作出動(dòng)作

如題主所說(shuō)機(jī)器人關(guān)節(jié)末端的減速器是用來(lái)減速增距，機(jī)器人的關(guān)節(jié)不可能像汽車一樣裝個(gè)變速箱來(lái)適應(yīng)不同的速度和應(yīng)用場(chǎng)景，通常減速器的減速比從一開(kāi)始就是固定的。

與人握手這種應(yīng)用，應(yīng)該是低轉(zhuǎn)速低扭矩。轉(zhuǎn)速的控制是由控制柜的開(kāi)關(guān)頻率所來(lái)控制，墻上來(lái)的交流電先通過(guò)整流橋編程直流，然后再通過(guò)開(kāi)關(guān)管再變成交流，而這個(gè)交流的頻率則控制了機(jī)器人關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)速。

而對(duì)于機(jī)器人力矩的控制，上一張電機(jī)轉(zhuǎn)速與扭矩之間關(guān)系的示意圖

圖三圖3，電機(jī)轉(zhuǎn)速與扭矩關(guān)系圖，下面平的線為電機(jī)可提供的連續(xù)轉(zhuǎn)矩，上面的曲線為短時(shí)間可提供的轉(zhuǎn)矩。

可以看出當(dāng)電機(jī)處于連續(xù)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)速所覆蓋的范圍內(nèi)時(shí)，電機(jī)可以提供任何一種扭矩和轉(zhuǎn)速，這個(gè)區(qū)域的大小主要受限于電機(jī)的最大額定溫度以及驅(qū)動(dòng)器能夠持續(xù)提供的電流大小，當(dāng)然環(huán)境溫度也重要，電機(jī)的能力取決于工作時(shí)的溫升，出色的冷卻系統(tǒng)能提高電機(jī)的能力。

對(duì)于短時(shí)間大扭矩的狀況，則主要受限于系統(tǒng)的峰值扭矩和電壓，峰值扭矩與驅(qū)動(dòng)和電機(jī)的耐操程度相關(guān)。

因此這個(gè)問(wèn)題可以回答為，先通過(guò)主動(dòng)或被動(dòng)的方式監(jiān)測(cè)到附件是否有人或物體，然后通過(guò)控制電流值和頻率來(lái)改變力矩的大小和運(yùn)動(dòng)的速度。