在进行机器人碰撞实验时，将机器人悬挂在一个可以在导轨上进行移动的滑片上，滑片的另一端用细绳拉，机器人在加速运动一段距离后，进入匀速运动状态，最后和目标发生碰撞。机器人脚掌无黏附材料时，在不同速度下的碰撞，左前腿所受到的碰撞力曲线如图6.37所示，其余各条腿碰撞力曲线图与左前腿相似。

从图6.37可以看出，机器人在速度v＝0.36 m／s与目标发生碰撞时，各腿所受到的最大碰撞力约为1.8 N，碰撞时间约为80 ms；机器人在速度v＝0.48 m／s与目标发生碰撞时，各腿所受到的最大碰撞力约为3.2 N，碰撞时间约为60 ms；机器人在速度v＝0.60 m／s与目标发生碰撞时，各腿所受到的最大碰撞力约为6 N，碰撞时间约为40 ms。因此，可以得出，机器人与目标发生碰撞前的速度越大，机器人各腿所受到的碰撞力越大，碰撞时间越短，且通过实验视频可以发现，碰撞后机器人与目标分离，如图6.38所示。

图6.37　脚掌无黏附材料左前腿碰撞力曲线

（a）v＝0.36 m／s；（b）v＝0.48 m／s；（c）v＝0.60 m／s

图6.38　脚掌无黏附材料碰撞实验

在机器人脚掌上贴上黏附材料，使机器人以一定的速度匀速靠近目标并发生碰撞，得到左前腿在不同速度下受到的碰撞力曲线如图6.39所示，其余各腿与左前腿碰撞力曲线相似。

从图6.39可以看出，机器人脚掌贴上黏附材料后与目标发生碰撞时，碰撞力有所减小，且碰撞时间有所增加。在速度v＝0.36 m／s时，各腿所受到的最大碰撞力约为1.1 N，碰撞时间约为100 ms；在速度v＝0.48 m／s时，各腿所受到的最大碰撞力约为2 N，碰撞时间约为80 ms；在速度v＝0.60 m／s时，各腿所受到的最大碰撞力约为3 N，碰撞时间约为60 ms。从图6.39还可以看出，机器人碰撞完成后足端的三维力传感器由压力变成了拉力，通过实验视频发现，机器人与目标发生碰撞后，机器人黏附在目标表面，并未分离。因此可以得出，脚掌的黏附材料在碰撞时，能产生一定的缓冲作用，从而减小碰撞力，还能提供一定的黏附力，使机器人黏附在目标表面。

图6.39　脚掌有黏附材料左前腿碰撞力曲线

（a）v＝0.36 m／s；（b）v＝0.48 m／s；（c）v＝0.60 m／s

当机器人脚掌贴有黏附材料，使机器人平面与目标平面成一定的角度发生碰撞时，得到左前腿和右前腿在一定角度、不同速度下受到的碰撞力曲线如图6.40所示，其中左后腿与左前腿碰撞力曲线相似，右后腿与右前腿碰撞力曲线相似。

从图6.40可以看出，机器人平面与目标平面成一定角度发生碰撞时（图中的夹角约为23°），右前腿受到冲击力的时间要滞后于左前腿，滞后时间约为100 ms，通过实验视频可以发现，左前腿比右前腿先与目标发生碰撞，如图6.41所示。(www.daowen.com)

当机器人脚掌上贴有黏附材料，使机器人以一定的速度匀速靠近目标并发生碰撞，碰撞时对机器人各腿采用力反馈柔顺控制，得到左前腿在不同速度下受到的碰撞力曲线如图6.42所示，其余各腿与左前腿碰撞力曲线相似。

从图6.42中可以看出，采用力反馈柔顺控制后机器人各腿所受到的碰撞力大大减小，而碰撞时间大大增加，因此可以得出，力反馈柔顺控制是通过增加碰撞时间来减小碰撞力，从而达到缓冲的目的。

为了方便对以上各碰撞实验进行分析，得到如图6.43所示的碰撞力曲线图，以速度v＝0.48 m／s左前腿受力曲线为例，其余情况各腿受力与此类似。

图6.40　一定倾斜角碰撞各腿碰撞力曲线

图6.41　一定倾斜角碰撞实验

图6.42　力反馈控制左前腿碰撞力曲线

（a）v＝0.36 m／s；（b）v＝0.48 m／s；（c）v＝0.60 m／s

图6.43　碰撞实验力曲线分析

从图6.43中可以看出，足端脚掌上的黏附材料在碰撞时，不仅能在一定程度上起到缓冲的作用，还能为机器人提供一定的黏附力，使机器人黏附在目标航天器表面；脚掌有黏附材料且采用力反馈柔顺控制，能通过增加碰撞时间来减小碰撞力，且效果明显。因此综上所述，使脚掌有黏附材料且采用力反馈柔顺控制，能使足端碰撞力的控制效果达到最佳。