第4章 · 运动控制与执行

第 4 章 · 运动控制与执行

章节摘要：决策输出的是动作目标（“把末端移动到这个位置”），但要变成精确的物理运动，靠的是运动控制。这一章讲两块：运动规划与轨迹生成（怎么算出一条无碰撞、平滑、满足约束的运动路径）、力控与柔顺操作（怎么控制力而不只是位置，让机器人能做接触丰富的精细操作）。核心认知：位置控制管“去到哪”，力控管“用什么力”，精细操作必须两者结合。

你能学到什么

阅读完本章，你应当能够：

1. 理解运动规划和轨迹跟踪的差别
2. 说清运动规划要满足的约束（无碰撞、关节限位、动力学）
3. 区分位置控制和力控制的适用场景
4. 理解阻抗控制的原理和它的价值
5. 说清为什么接触丰富的操作必须用力控

核心概念速览

规划算出“怎么走”，控制执行“怎么动”；位置控制够用于自由空间运动，接触操作必须加力控。

图 4-1：运动控制层级

子章节导航

4.1 运动规划与轨迹生成

讲怎么在复杂环境里算出一条从起点到终点、避开障碍、满足关节和动力学约束的运动路径，以及怎么把路径变成可执行的时间轨迹。介绍采样规划（RRT）和优化规划两类主流方法。

4.2 力控与柔顺操作

讲为什么光控位置不够、要控力，阻抗控制怎么让机器人在接触时表现出想要的“硬度”和“柔顺度”，以及力控在擦玻璃、装配、人机协作等接触丰富场景的价值。

子章节之间的逻辑关系

4.1 讲怎么算出运动路径（运动学层面），4.2 讲怎么在接触时控制力（动力学层面）。前者解决自由空间运动，后者解决接触操作，两者覆盖机器人的主要运动场景。

4.1 运动规划（自由空间）  +  4.2 力控（接触操作）
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前置知识与后续延伸

• 前置知识：前三章的感知和决策知识。
• 后续延伸：运动控制策略可以靠学习获得，第 5 章讲强化学习和模仿学习。