清掃系統(tǒng)預防機械臂碰撞的核心策略可分為傳感器監(jiān)測、算法預測、機械設計優(yōu)化、安全控制機制四大方向，結合搜索結果中的技術方案，具體措施如下：

一、多傳感器融合監(jiān)測

環(huán)境感知傳感器

激光雷達（LiDAR）和超聲波傳感器實時掃描周圍障礙物，構建高精度環(huán)境地圖。

攝像頭與RGB傳感器結合視覺識別技術，區(qū)分靜態(tài)障礙物（如垃圾桶）與動態(tài)物體（如行人），提升復雜場景適應性。

壓力/力傳感器安裝在機械臂末端，檢測接觸時的微小力變化，觸發(fā)緊急制動。

機械臂狀態(tài)監(jiān)測

關節(jié)位置傳感器（如編碼器）實時反饋機械臂運動軌跡，結合運動學模型預測潛在碰撞風險。

溫度與振動傳感器監(jiān)測電機異常，避免因過載導致的機械臂失控。

二、智能算法與軌跡規(guī)劃

碰撞預測與路徑優(yōu)化

基于柵格地圖的軌跡預測算法：通過預測機械臂未來軌跡點與障礙物的最小距離，動態(tài)調(diào)整路徑。

動態(tài)避障算法：結合實時環(huán)境數(shù)據(jù)，生成無碰撞的最優(yōu)路徑，例如A*算法或RRT（快速探索隨機樹）。

力反饋與柔順控制

當機械臂接近障礙物時，通過力反饋系統(tǒng)調(diào)整運動方向或速度，實現(xiàn)“軟接觸”而非硬碰撞。

柔順控制算法（如阻抗控制）模擬人體觸覺，允許機械臂在接觸障礙物時自動偏轉(zhuǎn)。

三、機械結構與防撞設計

可伸縮與冗余設計

機械臂采用可伸縮模塊（如石頭掃地機器人的動態(tài)機械臂），在狹窄區(qū)域自動縮短長度，避免卡頓。

關鍵部位設置冗余傳感器或執(zhí)行器，單點故障時仍能維持基本功能。

防撞材料與結構

機械臂末端覆蓋彈性材料（如橡膠），吸收碰撞能量，同時保護障礙物。

采用模塊化設計，碰撞后可快速更換受損部件，降低維修成本。

四、安全控制策略

緊急制動與復位

檢測到碰撞風險時，立即停止機械臂運動并啟動復位程序（如海匯汽車掃地車的復位彈簧設計）。

系統(tǒng)自動記錄碰撞事件，上傳數(shù)據(jù)供后續(xù)優(yōu)化算法。

人機交互與警示

通過顯示屏或語音提示操作者潛在碰撞風險（如奔馳碰撞系統(tǒng)故障提示）。

設置物理隔離裝置（如圍欄或光幕），限制機械臂活動范圍。

五、系統(tǒng)維護與升級

定期清潔與校準

清理傳感器表面灰塵（如雷達傳感器），避免誤判障礙物57。

校準傳感器精度，確保環(huán)境建模準確性。

軟件迭代與云端更新

定期升級碰撞檢測算法（如特斯拉Optimus的步態(tài)優(yōu)化）。

通過云端上傳全局地圖數(shù)據(jù)，提升全局避障能力。

總結

清掃系統(tǒng)的機械臂防碰撞需綜合硬件、算法與設計，例如：

傳感器融合提升環(huán)境感知精度，

柔順控制降低碰撞風險，

冗余設計保障系統(tǒng)可靠性。

實際應用中可參考專利技術（如13的離散點力反饋模型）或成熟產(chǎn)品（如石頭P10 Pro的機械臂方案12）進行優(yōu)化。