1. 核心物理原理：捕捉“应力波”而非稳态力

• 原理：当两个固体表面发生微小接触（如插头边缘碰到插座外壳）时，接触点会释放高频应力波。传统的力传感器测量的是力的大小（准静态），而加速度冲击传感器测量的是力的导数（变化率）。

• 优势：即使碰撞力仅有0.1N，只要碰撞速度不为零，就会产生明显的瞬时加速度尖峰（g值）。这比等待力传感器积分到稳定输出要快10-100倍。

2. 具体应用场景与信号特征

3. 处理逻辑：实现“搜索-对中-插入”闭环

步骤一：高频采样与事件触发

• 设置：采样率 $\ge$ 20kHz，硬件带通滤波（1kHz - 10kHz），去除电机低频震动和环境噪声。

• 触发：设定微阈值（例如 $\pm 5g$）。当机械臂缓慢移动（速度

步骤二：冲击分类与方向推断

• 算法：对触发后 1ms 的窗口内的信号进行特征提取：

  • 若波形为尖锐单峰 → 判定为点接触（边缘碰撞）。

  • 若波形为衰减震荡 → 判定为面接触或斜面滑移。

• 方向推断：通过手腕处三轴加速度冲击传感器的XYZ三轴波形相位差：

  • X轴先于Y轴响应且幅值大 → 碰撞发生在 X正方向。

  • 同时感知到XY轴信号且Z轴微弱 → 倒角侧向接触。

步骤三：主动柔顺控制（阻抗调整）

• 策略：基于冲击类型实时调整机械臂的导纳参数。

  • 检测到边缘碰撞 → 立即降低刚度（伺服 Off，或切换到零力模式），并沿冲击反方向回退 0.1mm，然后执行“微颤搜索”（高频小幅抖动）。

  • 检测到斜面滑移 → 增加阻尼，利用滑移产生的侧向冲击分量，被动引导机器人向低势能方向（即滑移的反方向）移动，实现被动对中。

  • 检测到落槽 → 增加进给力，并忽略后续的小幅冲击，完成插入。