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多维力传感器的背景技术分析

2020-03-28 09:55:14

       目前打磨工作多以人工为主,人工打磨存在加工成本高、危害工人身体健康、安全隐患大等问题。更为关键的问题是因为工件形状复杂,比如玻璃模具,铸件,玉石工艺品等,人工打磨浪费工时,加工效率低,造成打磨产量低。采用机器人打磨具有灵活性高、安全性高、稳定性强等优点,能实现对大批量复杂几何外形工件的打磨工作。打破传统的轮毂打磨加工模式,将机器人技术、控制技术、传感器技术等多种技术相融合,采用全新的技术理念研究既满足生产需要又符合经济效益的自动打磨技术,是我国制造业快速发展的需求,更是增强国内轮毂打磨市场竞争力的需求。目前机器人打磨加工系统多为位置控制或速度控制,无法实现对恒定力的控制。实现对打磨加工工作中力的实时采集及处理,是机器人打磨加工系统中的关键技术之一。

  多维力传感器能检测力在空间作用的全部信息,即在空间坐标系所形成的三个分力和三个力矩Fx,Fy,Fz,Mx,My,Mz,因此广泛的应用在机器人接触操作中,是机器人打磨任务中不可或缺的重要传感单元。利用传感测量原理,多维力传感器主要由电容式、压阻式、应变式、压电式等,早期传感器结构为压阻式传感器,各分力耦合程度高且很难解耦、灵敏度较低,电容式、压电式传感器存在量程小的缺点。采用双层十字梁的方式实现解耦,公开了一种正交解耦多维力传感器,存在z向尺寸大,z向承受载荷小及加工成本高的缺点,公开了一种结构紧凑的多维力传感器,仅适用于小量程的应用场景。通过双轴弹性铰链实现了力解耦,存在非对偶正交,力易施加不均,测量不准确的缺点。zhuanli采用一体加工的方式设计了十字梁,并采用销轴,设置多个相配件的配合精度实现过载保护,存在各零件精度要求高,加工成本高的缺点。

  针对现有技术的不足,急需开发出一种既能满足工业生产要求,又能具备良好灵敏度、高线性度、成本低等优点的多维力传感器。

多维力传感器

  本发明的多维力传感器,结构简单紧凑,测量准确,实现了力的正交解耦,同时加工成本低,在工业自动打磨领域具有很大的应用前景。

  近几年,机器换人成为热潮,工业机器人市场火爆。为了使机器人提高适应能力,及时检测到作业环境,在机器人上应用了大量的传感设备,这些六维力传感器改善了机器人工作状况,使其能够更充分地完成复杂的工作。

  在一台机器人身上,集成了触觉传感器、视觉传感器、力觉传感器压力传感器、接近觉传感器、超声波传感器和听觉传感器等,它们各自分工明确,确保机器人能与人类一样正常工作。很多协作机器人集成了力矩传感器和摄像机,以确保在操作中拥有更好的视角,同时保证工作区域的安全;视觉传感器是一个可以执行多种任务的摄像头。从检测运动物体到传输带上的零件定位,使机器人可以根据接收到的信息适当调整自己的动作;如果说视觉传感器给了机器人眼睛,那么六维力传感器则赋予机器人触觉,利用力矩传感器感知末端执行器的力度;除了考虑机器人自身的正常运作,为了保障作业人员的安全,机器人还应安装上安全传感器,当机器人感知到异常的力度时,触发紧急停止,从而确保作业人员的安全。

多维力传感器

  “由于机器人也趋于小型化,传感器的安装空间更是有限,所以在机器人的应用中,更需要微小型传感器,堡盟发挥其善做微小型产品的优势,重点关注产品在机器人领域的应用,使其高速、高精度的特点在机器手臂中发挥得淋漓尽致。”


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