機(jī)器人力傳感器，它是如何工作的？

大多數(shù)機(jī)器人應(yīng)用都需要六軸力/六維力傳感器向機(jī)器人提供有關(guān)工具本身的反饋，該工具可以沿6個(gè)軸（3個(gè)平移+3 個(gè)旋轉(zhuǎn)）進(jìn)行控制，六軸力和力矩監(jiān)測(cè)和控制意味著傳感器可以測(cè)量沿 3 軸（x-y-z）力和扭矩。這些通常由Fx-Fy-Fz和Tx-Ty-Tz的組件定義。

為了測(cè)量所有六個(gè)軸的力，力-扭矩傳感器通常組合來自至少6個(gè)整體測(cè)量元件（如應(yīng)變片）的信息。了解這些元件的幾何形狀以及材料的物理特性，我們可以計(jì)算機(jī)械臂沿軸的力和扭矩，這對(duì)機(jī)器人控制回路具有重要意義。

當(dāng)安裝在機(jī)器人法蘭上時(shí)，集成商需要設(shè)置傳感器相對(duì)于機(jī)器人工具的相對(duì)位置和方向的參數(shù)。如圖所示，傳感器位于機(jī)器人手腕和工具之間。該位置使傳感器能夠感覺到施加在工具上的力和扭矩。

六軸力/六維力傳感器測(cè)量方法

測(cè)量力的方法多種多樣，通常大多數(shù)傳感器制造商使用具有特定方向的應(yīng)變計(jì)。借助特殊儀表將為控制器/計(jì)算機(jī)提供足夠的信息來確定力/扭矩的強(qiáng)度和方向。一些力傳感器從一開始就將測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，從而消除了電磁噪聲靈敏度干擾的可能性，這是傳統(tǒng)應(yīng)變片可能遇到的問題。

六軸力/六維力傳感器信號(hào)通信

力傳感器將輸出模擬或數(shù)字信號(hào)，信號(hào)通過模擬或數(shù)字化輸入發(fā)送到機(jī)器人并通過現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)送。模擬信號(hào)在典型的工業(yè)機(jī)器人環(huán)境中并不理想，因?yàn)榈湫偷墓I(yè)機(jī)器人環(huán)境的電磁噪聲很高。例如焊接過程中使用的電動(dòng)機(jī)或焊槍造成電磁噪聲，通過力傳感器使用數(shù)字信號(hào)可提高機(jī)器的準(zhǔn)確性和可靠性。

在控制回路中使用六軸力/六維力傳感器反饋

大多數(shù)機(jī)器人制造商都提供使用傳感器信息的軟件包。這允許集成商使用高級(jí)命令對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程。舉個(gè)例子，利用機(jī)器人進(jìn)行拋光或組裝，有經(jīng)驗(yàn)的集成商會(huì)訪問來自傳感器的力-扭矩?cái)?shù)據(jù)，并專門編程命令控制機(jī)器人手臂和末端執(zhí)行器。在這些情況下，傳感器的輸出用于閉合控制器中的回路，調(diào)整每個(gè)接頭的扭矩可以匹配所需的輸出。

機(jī)器人力控制在機(jī)器人需要與剛性環(huán)境或固定工件交互的應(yīng)用中非常有用，在這些情況下，機(jī)器人需要對(duì)其環(huán)境做出反應(yīng)，而未來協(xié)作機(jī)器人的轉(zhuǎn)變讓工業(yè)生產(chǎn)變得更加靈活，滿足柔性化和小批量的需求。