协作机器人（Cobot）的拖动示教（Hand Guiding / Drag Teaching）是一种直观的人机交互方式：操作者用手直接拖动机器人末端或机械臂，使其沿期望轨迹运动，系统实时记录位姿或生成路径，用于后续复现。其核心在于实现'零力'或'低阻抗'状态下的安全、顺滑跟随。
一、基本目标
在拖动示教模式下，机器人应表现为：
- 对外部人力几乎无阻力（即'零力'或'重力补偿'状态）；
- 各关节可自由转动，但受安全约束（如速度、位置限幅）；
- 实时记录末端位姿或关节角，用于编程。
二、核心原理：基于力/力矩传感器的阻抗控制
1. 力矩感知
协作机器人通常在每个关节集成高精度力矩传感器（或通过电机电流估算关节力矩）。
- 实际测量/估计的关节力矩：
τₛ = [τ₁, τ₂, ..., τₙ]ᵀ - 重力引起的理论力矩（由正动力学模型计算）：
τ_g(q) —— 仅与当前关节角 q 有关 - 注：n 为自由度（如 7 轴机器人 n = 7）
2. 重力补偿（Gravity Compensation）
为消除机器人自重影响，控制器输出抵消重力的力矩：
τ_c = τ_g(q)
此时，若无外力，机器人将'悬浮'在当前位置。
当人施加外力时，关节力矩传感器会检测到额外力矩：
τ_ext = τₛ - τ_g(q)