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多維力傳感器 的發展

來源:常州先成傳感器有限公司   2025年04月01日 07:15  

上世紀70年代,我國的機器人技術進程開始起步,機器人在各行業的應用越來越廣,從簡單的替代低精度的重復勞動,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展。

機器人技術及應用發展可分為三個階段四大層次,三個階段發展的關鍵因素分別是人口紅利因素、工程師紅利優勢和人工智能技術優勢等。中國憑借強大的人口優勢快速地度過了自動化階段,國內已經有眾多工業機器人;目前我國和日本、韓國等國家一樣處于機器智能向人工智能過渡階段;在人工智能技術積累方面我國也處于世界前列。

在目前的工業界,幾乎都在使用傳統的位置控制,例如讓機械臂沿著事先規劃好的軌跡在封閉、確認的空間中運動。或者從視覺系統(Vision System)的反饋,使得位置控制的機器人具備一定適應外界可變環境的能力。從自動化到機器智能、人工智能的邁進,要借助于高精度的傳感器。靈敏的視覺系統是機器人的眼睛,除了幫助機器人更好的工作,還能保障工作安全。但隨著機器人應用邊界的不斷拓寬,單單靠視覺賦能已經滿足不了復雜的實際應用,此時就必須引入力/力矩控制輸出量,或者將力/力矩作為閉環反饋量引入控制。由于機械臂和工作面的接觸常常是未知的復雜曲面,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,是指測量空間X、Y、Z三個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展起來的傳感器,能同時轉換多維力/力矩信號為電信號,可用于監測方向和大小不斷變化的力與力矩和測量加速度或慣性力以及檢測接觸力的大小和作用點。


六維力傳感器可以賦予機器人力與扭矩的感知變化,在完成簡單機械重復運動的基礎上去做更復雜的工作,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,其工作質量直接取決于機器人對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?行業內有一種共識,未來的機器人運動控制領域,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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