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多维力传感器 的发展

阅读:28发布时间:2025-4-1

上世纪70年代,我国的机器人技术进程开始起步,机器人在各行业的应用越来越广,从简单的替代低精度的重复劳动,到通过高精度传感器获得感官功能,未来向着人工智能方向发展。

机器人技术及应用发展可分为三个阶段四大层次,三个阶段发展的关键因素分别是人口红利因素、工程师红利优势和人工智能技术优势等。中国凭借强大的人口优势快速地度过了自动化阶段,国内已经有众多工业机器人;目前我国和日本、韩国等国家一样处于机器智能向人工智能过渡阶段;在人工智能技术积累方面我国也处于世界前列。

在目前的工业界,几乎都在使用传统的位置控制,例如让机械臂沿着事先规划好的轨迹在封闭、确认的空间中运动。或者从视觉系统(Vision System)的反馈,使得位置控制的机器人具备一定适应外界可变环境的能力。从自动化到机器智能、人工智能的迈进,要借助于高精度的传感器。灵敏的视觉系统是机器人的眼睛,除了帮助机器人更好的工作,还能保障工作安全。但随着机器人应用边界的不断拓宽,单单靠视觉赋能已经满足不了复杂的实际应用,此时就必须引入力/力矩控制输出量,或者将力/力矩作为闭环反馈量引入控制。由于机械臂和工作面的接触常常是未知的复杂曲面,因而这种力/力矩的感知,必须是多维的。我们说的六维力传感器,是指测量空间X、Y、Z三个方向上的力和扭矩的传感器。



六维力传感器(6-Dimension Force Torque Sensor)是力传感器中一种新发展起来的传感器,能同时转换多维力/力矩信号为电信号,可用于监测方向和大小不断变化的力与力矩和测量加速度或惯性力以及检测接触力的大小和作用点。


六维力传感器可以赋予机器人力与扭矩的感知变化,在完成简单机械重复运动的基础上去做更复杂的工作,如精密装配(Precision Assembly)、力控柔性抓取(Force Controlled Flexible Pick & Place)、抛光打磨(Polishing)、插拔拼装(Insertion & Assembly)等,其工作质量直接取决于机器人对力的感知与控制精度和速度。为什么要一直提力控?力控为什么这么重要?行业内有一种共识,未来的机器人运动控制领域,必须引入力控(Force Control),纯位置控制(Depending Only on Position Control)是没有前途的。

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