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关节扭力传感器与六轴力传感器的优缺点比较斯巴拓

发布时间:2022-09-29 12:17:57 来源:乐鱼全站注册 作者:乐鱼全站注册在线入口

  对于机器人的受力检测和控制,目前最为常见的两种传感器结构

详细介绍

  对于机器人的受力检测和控制,目前最为常见的两种传感器结构是关节扭力传感器和六轴力传感器,这两种传感器的安装位置和检测原理各不相同,本文将简单的介绍这两种传感器之间的优缺点。

  测力原理:在机械臂的各个关节的减速器输出端安装扭力传感器,通过感测各个关节的扭力来获得整个机械臂的受力情况。

  这种传感器的安装使用方式其实在上个世纪就已经有了,但是为什么之前长期以来被主流机器人厂家所“忽视”呢?因为它的缺点同样明显:

  关节扭力的传感器绝大部分用的应变式原理,这种原理的传感器要有足够的形变量来获得所需要的信号,更为致命的是这种变形不仅仅是扭力引起的,还有耦合了其他方向力导致的变形;

  这些变形的方向是不固定的,且形变量的大小会随着机械臂的受力时时变化,这就会导致机械臂的零位位置是不固定的且无法通过算法补偿,这对于机械臂的位置控制来说是个灾难;

  在关节处安装扭力传感器会增加关节结构的复杂度,对于关节部分的设计和安装都会带来难度;

  由于机械臂的力臂的长度、机械臂的重量及惯性力矩的存在,使得关节扭力传感器的量程往往会比较大,越到后面的关节需要的量程就越大,但是关节的尺寸又是有限制要求的,所以关节式扭力传感器无法应用到中型量程及以上的机械臂;

  单个传感器的精度还可以,但是整体系统的测力精度差,尤其是感测末端执行结构的受力。因为每经过一个关节,误差就会被放大一次,所以该种传感器无法用于精密装配等要求受力精准的场合。

  测力原理:传感器被安装在机械臂的末端,通过直接感测该传感器的受力来实现对机械臂的控制。目前这是现今最广泛的一种方式,四大家族的机器人已经带有各自的力控制包,力控制通过末端的力控单元来实现,这样将位置控制与力控制分离开了。

  这种传感器的最大问题是检测和反馈是分离的,即力检测是在末端实现的,然而实际实施元件(即电机)却远离末端,这两者之间隔了机器人的机械本体,从而会限制机器人力控的动态性能,另外机械本体惯性大。所以如果末端检测和控制力的响应不够快,就会对力控制带来不可控的影响;

  只能单点受力检测控制,没有办法整个臂的受力检测,所以无法被用于防碰撞控制;

  这两种传感器的优缺点都非常明显,,目前我司的产品已经实现将上诉的所以的缺点进行了改良,使得产品更加符合客户的使用,也和市场常规的产品拉开了差距。

 


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