了解六軸力/六維力扭矩傳感器

力有三個(gè)測(cè)量范圍：X軸力是縱向測(cè)量范圍，Y軸力是垂直測(cè)量范圍，Z軸力是橫向測(cè)量范圍。扭矩也有三個(gè)測(cè)量范圍。X軸扭矩圍繞縱軸測(cè)量，Y軸力圍繞垂直軸測(cè)量，Z軸力圍繞橫向軸測(cè)量。六軸力/六維力扭矩傳感器可測(cè)量全部六個(gè)組成部分力和扭矩的：垂直力、橫向力和縱向力以及外傾角、轉(zhuǎn)向和扭矩運(yùn)動(dòng)。

六軸力和扭矩傳感器提供模擬電流環(huán)路、模擬電壓電平、頻率、脈沖、開關(guān)和繼電器等電氣輸出。通常，模擬電流環(huán)路為0–20mA或4–20mA。大多數(shù)模擬電壓輸出為0–10V或 ± 5 V。頻率和脈沖信號(hào)包括調(diào)幅（AM）、調(diào)頻（FM）和脈寬調(diào)制（PWM）。對(duì)于開關(guān)或繼電器輸出，觸點(diǎn)根據(jù)被監(jiān)控變量的狀態(tài)打開或關(guān)閉。通常，六軸力和扭矩傳感器用于應(yīng)變片、壓電器件和光學(xué)儀器。

規(guī)格

一個(gè)完整的F/T系統(tǒng)由一個(gè)經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的傳感器/傳感器和一個(gè)系統(tǒng)接口組成。該傳感器測(cè)量在X、Y和Z軸上的力和力矩。系統(tǒng)接口為用戶的系統(tǒng)提供信號(hào)調(diào)節(jié)和通信。一些傳感器已經(jīng)將接口電子設(shè)備集成到機(jī)身中，而另一些傳感器則需要外部硬件，因此必須指定一個(gè)傳感器、校準(zhǔn)和系統(tǒng)接口。

六軸力/六維力扭矩傳感器的一般規(guī)格包括傳感器高度、傳感器重量和傳感技術(shù)。通常，傳感器高度以英寸或毫米為單位，傳感器重量以磅或克為單位。對(duì)于六軸力和扭矩傳感器，有三種基本類型的傳感技術(shù)：應(yīng)變片、壓電和光學(xué)。使用應(yīng)變片器件，應(yīng)變敏感的可變電阻器粘合到結(jié)構(gòu)的一部分上，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)會(huì)變形。通常，應(yīng)變片用作惠斯通電橋電路中的測(cè)量元件。對(duì)于壓電器件，壓縮壓電材料會(huì)產(chǎn)生由電荷放大器測(cè)量的電荷。光學(xué)設(shè)備使用光電二極管或其他光纖技術(shù)來(lái)檢測(cè)光功率并將其轉(zhuǎn)換為電能。

選擇六軸力和扭矩傳感器

選擇六軸力/六維力扭矩傳感器需要分析力和扭矩要求，此外還需要考慮的力測(cè)量精度、扭矩測(cè)量精度、工作溫度、沖擊額定值和振動(dòng)額定值。通常，力和扭矩精度測(cè)量值以六軸力和扭矩傳感器的百分比表示。沖擊和振動(dòng)額定值通常是最大值。

1. 產(chǎn)品選擇基于：負(fù)載量級(jí)、尺寸要求、IP等級(jí)（環(huán)境因素）、精度和分辨率

2. 產(chǎn)品標(biāo)定校準(zhǔn)：需考慮將應(yīng)用于傳感器的最壞情況下的力矩負(fù)載。當(dāng)選擇正確的傳感器和校準(zhǔn)范圍時(shí)，力矩容量通常是決定因素。在機(jī)器人應(yīng)用中，最壞情況下的力矩載荷通常是由機(jī)器人末端執(zhí)行器的加速度引起的動(dòng)態(tài)載荷。因?yàn)樗俣?功率設(shè)置通常決定了最大加速度，因此我們必須考慮機(jī)器人的速度/功率設(shè)置。

3. 系統(tǒng)接口：在數(shù)據(jù)收集方面，大多數(shù)研究人員使用DAQ F/T接口，它提供的模擬信號(hào)，可以與許多現(xiàn)成的數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行讀取和同步。一般來(lái)說(shuō)，F(xiàn)/T接口的工作速度比機(jī)器人系統(tǒng)更快。一些用戶在提到任何快速通信或主動(dòng)力控制系統(tǒng)時(shí)，通俗地稱為“實(shí)時(shí)”。在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中使用ATI傳感器最常見的方法：EtherCAT、EtherNAT。

應(yīng)用

六軸力/六維力扭矩傳感器可廣泛用于監(jiān)控機(jī)器人手部運(yùn)動(dòng)以及風(fēng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)等，比如在工業(yè)裝配和制造領(lǐng)域里，機(jī)器人需要一些外部輸入來(lái)知道如何改變其自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程以適應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)不斷變化的參數(shù)，包括零件裝配、打磨和拋光以及去毛刺。

通過(guò)添加力和扭矩傳感器，機(jī)器人可以“感覺”他們正在處理的任務(wù)，使它們?cè)谥圃爝^(guò)程中更加通用。例如螺絲鎖附、零件套接等。

使用六維力傳感控制電機(jī)中的扭矩值，因?yàn)榫邆渑ぞ剡^(guò)載功能，可在發(fā)生碰撞時(shí)觸發(fā)I/O機(jī)器人停止移動(dòng)，這使得機(jī)器人可以減少防護(hù)圍欄，提升有效工作空間，并保證工人工作的安全性。用戶還可以對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程，使其在日常工作中根據(jù)某些力值改變動(dòng)作。配備六軸力/六維力扭矩傳感器的機(jī)器人的常見應(yīng)用通常還包括定位放置、打磨、研磨、拋光、去毛刺、機(jī)器維護(hù)等任務(wù)。