1. 基本定义
关节力矩是使关节发生转动的力，由电机输出扭矩、机械结构负载及外部交互力共同作用产生，计算公式为力与力臂的乘积。在机器人中，它直接决定关节的运动能力和动态响应特性。
2. 关键作用
运动控制：通过力矩控制实现位置、速度或力的精确调节，例如协作机器人通过关节力矩传感器实现柔顺控制和碰撞检测。
动力学分析：关节力矩公式是机器人动力学建模的基础，用于预测负载分配、扭矩限制及优化控制策略。
3. 控制方法
力矩模式：直接控制电机输出扭矩，适用于需要力反馈的场景（如抓取、装配）。
前馈+反馈控制：结合动力学模型的前馈补偿与传感器反馈，提高力矩控制精度。
计算力矩控制（CTC）：基于逆动力学模型线性化关节耦合，实现高精度轨迹跟踪。
4. 传感器与实现
力矩传感器：安装在关节处实时检测扭矩信号，提升力控带宽和响应速度，但需通过标定分离重力/惯性力矩干扰。
无框力矩电机：作为常见动力源，具有高扭矩密度和动态响应特性，直接集成于关节结构。
5. 数学关系
与角速度的关系：力矩 \\( M \\)、转动惯量 \\( I \\)、角加速度 \\( \\alpha \\) 满足 \\( M = I \\cdot \\alpha \\)，减少转动半径可提升角速度。
雅可比矩阵：将关节力矩映射为末端执行器力（\\( F = J^T \
au \\)），实现力/运动的跨空间转换。
6. 应用场景
工业装配、医疗手术机器人等需高精度力控的领域。
- 动态环境交互（如避障、自适应抓取）中，力矩控制增强机器人鲁棒性。
