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机器人通过力觉传感器,感受你的力度

2018-04-27 16:03:38 东莞市速优自动化有限公司 阅读

人工智能机器人联盟(微信号“ 人工智能机器人联盟 ”)之前讲过了传感器对于机器人的作用,相当于感官神经的存在。如果将外部传感器按功能分类,可以分为触觉传感器、力觉传感器、距离传感器等。今天我们主要来讲讲力觉传感器。

 

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力觉,是指对机器人的指、肢和关节等运动中所受力的感知。力觉传感器,顾名思义就是与力量有关的传感器,是用来检测机器人自身力与外部环境之间相互作用力的传感器。

 

这种力觉传感器,可用于控制机器人手所产生的力,在进行费力的工作中以及限制性作业、协调作业等方面是有效的,特别是在镶嵌类型的装配工作中,是一种特别重要的传感器。

 

进退有数 张弛有度

 

一般情况下,力觉传感器的敏感元件是半导体应变片,常装于弹性结构的被检测处,如机器人关节处。力觉传感器的运作,就是通过这个安装在关节处的敏感元件。

 

首先,检测弹性体变形程度,来间接测量或直接运算,来获取多维力、检测力和力矩,借以感知机器人指、腕和关节等在工作和运动中所受到的力,然后再根据俄这些力,决定机器人应该如何运动,如应采取什么姿态,以及推测对象物体的重量等。

 

就像对练太极,进一拳,退一步,多大的力气,多大的范围,张弛有度。

 

可以以检测机器人手指力为例来讲述下详细过程。检测机器人手指力,一般是从螺旋弹簧的应变量推算出来的。在手指处的力觉传感器,也称为指力传感器,通过对其的控制,可以感测到指尖力度,进而让机器人完成类似搬运的工作。

 

在手指部分安装的应变片,是一种控制力量大小的器件。通过这些应变片以及螺旋弹簧,可以去驱动机器人的手指,其中,所检测出的螺旋弹簧的转角与脉冲电动机转角之差即为变形量,用于检测手指尖个方向的力,从而可知手指所需产生的力。

 

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而以精密镶嵌为代表的装配操作,就必须检测出机器人手腕部分的力并进行反馈,以控制机器人的手臂和手腕。机器人的这种手腕是具有弹性的,这是手腕部分传感器的功劳。通过应变片构成力觉传感器的信号就可算出力的方向和大小。

 

当然,除了计算方法量多力度外,还可采用检测的方法,采用从驱动电动机的电流和粉状离合体的电流值、驱动流体的压力等间接检测法来进行检测或控制。

 

术业专攻  安装有道

 

压力传感器

所谓术业有专攻,力觉感应器也有其对应发光发热的地方。按照利用应变片和不同的机械结构,可构成适合可作业范围内的不同种类的力觉传感器。根据检测位置、被测对象、检测方式的不同,力觉传感器有以下分类:

 

按照检测位置的不同,力觉传感器可分为腕力觉、关节力觉和支座力觉等。

 

根据被测对象的负载,可以把力传感器分为测力传感器(单轴力传感器)、力矩表(单轴力矩传感器)、手指传感器(检测机器人手指作用力的超小型单轴力传感器)和六轴力觉传感器。

 

根据检测方式的不同,力觉传感器主要是以下几种方式:检测应变或应力的应变片式;利用压电效应的压电元件式;用位移计测量负载产生的位移的差动变压器、电容位移计式,其中应变片被机器人广泛采用。

 

现在,为满足控制系统的要求,装于机器人关节处的力觉传感器常以固定的三坐标形式出现。不过现在有一款主要安装于腕关节处的腕力觉传感器,是一种六维力觉传感器,凭借这个可以实现全力信息的测量。

 

力觉传感器和图像处理技术

而常用的腕力觉传感器大部分采用应变电测原理,按其弹性体结构形式可分为两种,筒式和十字形腕力觉传感器。其中筒式具有结构简单、弹性梁利用率高、灵敏度高的特点;而十字形的传感器结构简单、坐标建立容易,但加工精度高。

 

在选用力传感器时,首先要特别注意额定值,其次在机器人通常的力控制中,力的精度意义不大,重要的是分辨率。另外,在机器人上实际安装使用力觉传感器时,一定要事先检查操作区域,清除障碍物。

 

通过力觉传感器进行配套

这对实验者的人身安全、对保证机器人及外围设备不受损害有重要意义。

 

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