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多維力傳感器 的發(fā)展

來源:常州先成傳感器有限公司   2025年04月01日 07:15  

上世紀(jì)70年代,我國(guó)的機(jī)器人技術(shù)進(jìn)程開始起步,機(jī)器人在各行業(yè)的應(yīng)用越來越廣,從簡(jiǎn)單的替代低精度的重復(fù)勞動(dòng),到通過高精度傳感器獲得感官功能,未來向著人工智能方向發(fā)展。

機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展可分為三個(gè)階段四大層次,三個(gè)階段發(fā)展的關(guān)鍵因素分別是人口紅利因素、工程師紅利優(yōu)勢(shì)和人工智能技術(shù)優(yōu)勢(shì)等。中國(guó)憑借強(qiáng)大的人口優(yōu)勢(shì)快速地度過了自動(dòng)化階段,國(guó)內(nèi)已經(jīng)有眾多工業(yè)機(jī)器人;目前我國(guó)和日本、韓國(guó)等國(guó)家一樣處于機(jī)器智能向人工智能過渡階段;在人工智能技術(shù)積累方面我國(guó)也處于世界前列。

在目前的工業(yè)界,幾乎都在使用傳統(tǒng)的位置控制,例如讓機(jī)械臂沿著事先規(guī)劃好的軌跡在封閉、確認(rèn)的空間中運(yùn)動(dòng)。或者從視覺系統(tǒng)(Vision System)的反饋,使得位置控制的機(jī)器人具備一定適應(yīng)外界可變環(huán)境的能力。從自動(dòng)化到機(jī)器智能、人工智能的邁進(jìn),要借助于高精度的傳感器。靈敏的視覺系統(tǒng)是機(jī)器人的眼睛,除了幫助機(jī)器人更好的工作,還能保障工作安全。但隨著機(jī)器人應(yīng)用邊界的不斷拓寬,單單靠視覺賦能已經(jīng)滿足不了復(fù)雜的實(shí)際應(yīng)用,此時(shí)就必須引入力/力矩控制輸出量,或者將力/力矩作為閉環(huán)反饋量引入控制。由于機(jī)械臂和工作面的接觸常常是未知的復(fù)雜曲面,因而這種力/力矩的感知,必須是多維的。我們說的六維力傳感器,是指測(cè)量空間X、Y、Z三個(gè)方向上的力和扭矩的傳感器。



六維力傳感器(6-Dimension Force Torque Sensor)是力傳感器中一種新發(fā)展起來的傳感器,能同時(shí)轉(zhuǎn)換多維力/力矩信號(hào)為電信號(hào),可用于監(jiān)測(cè)方向和大小不斷變化的力與力矩和測(cè)量加速度或慣性力以及檢測(cè)接觸力的大小和作用點(diǎn)。


六維力傳感器可以賦予機(jī)器人力與扭矩的感知變化,在完成簡(jiǎn)單機(jī)械重復(fù)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上去做更復(fù)雜的工作,如精密裝配(Precision Assembly)、力控柔性抓取(Force Controlled Flexible Pick & Place)、拋光打磨(Polishing)、插拔拼裝(Insertion & Assembly)等,其工作質(zhì)量直接取決于機(jī)器人對(duì)力的感知與控制精度和速度。為什么要一直提力控?力控為什么這么重要?行業(yè)內(nèi)有一種共識(shí),未來的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域,必須引入力控(Force Control),純位置控制(Depending Only on Position Control)是沒有前途的。

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