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沈陽機床(chuáng)

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機器人力/力矩反饋控(kòng)製,海伯森六維力(lì)傳感器實現多場(chǎng)景落地(dì)
2021-11-1  來源:-  作者:-

 
      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(jiē)段,國內已經有(yǒu)眾多工業機器人龍頭企業;目(mù)前我國和日本、韓國等領先國家一樣處於機器智能向人工智(zhì)能(néng)過渡階段;在人工智能技術積累方麵我(wǒ)國也處於世界前列。
 
      機(jī)器人(rén)技術及應用發展得三個階段四大層次
 
      在目前的(de)工業界(jiè),幾乎都在(zài)使用傳統的位置控製,例如讓(ràng)機械臂沿著事先規劃好的軌跡在封閉、確認的空間中運動。或者從視覺係統(Vision System)的反饋,使得位置控製的機器人具(jù)備一定適應外界可變環(huán)境的能力。從自動化到機器智能(néng)、人工智能的邁(mài)進,要借助於高精度的傳感器。靈(líng)敏的視覺(jiào)係統是機器人的眼睛,除了幫助機(jī)器人更好的工作,還能(néng)保障工作安全。但隨著機器人應用(yòng)邊界(jiè)的不斷拓寬(kuān),單單(dān)靠視覺賦能已經滿足不了複雜的實際應用,此時就必須引入力/力矩控製輸出量,或者(zhě)將力(lì)/力矩(jǔ)作為閉環反饋量引入控製。由於機械臂和工作麵的接觸常常是未(wèi)知的複雜曲(qǔ)麵,因而這種力/力矩的(de)感知,必須是多維的。我們說的六維力傳感器,是指(zhǐ)測量空間X、Y、Z三個(gè)方向上(shàng)的力和扭矩的傳感器。
 
      六維力傳感器(qì)(6-Dimension Force Torque Sensor)是力傳感器中一種新發展起來的(de)傳感器,能同時轉換多維力/力矩信號為電(diàn)信號,可用於監測方向和大小不斷(duàn)變化的力(lì)與力矩和測量加速度或(huò)慣性力以及(jí)檢測接觸力(lì)的大(dà)小和(hé)作(zuò)用點。
 
      六維力傳感器可以賦(fù)予(yǔ)機器人(rén)力與扭矩的感知變化,在完成簡單機械重複運動的基礎上(shàng)去做更複雜的工作(zuò),如精密裝配(Precision Assembly)、力控柔性(xìng)抓取(Force Controlled Flexible Pick & Place)、拋光打磨(Polishing)、插拔拚裝(Insertion & Assembly)等,其工作質量(liàng)直接(jiē)取(qǔ)決於機器人對力的感知與控製精度和速(sù)度。為什麽要一直(zhí)提力控?力控為什麽這麽重要?行業內有一種共識,未來的機(jī)器人運動控製(zhì)領域,必須引入(rù)力(lì)控(Force Control),純(chún)位置控製(Position Control)是沒有前途的。
 
      作為一家專注於研發高端智(zhì)能傳感器的(de)科技(jì)公司,海(hǎi)伯森HYPERSEN憑借(jiè)在工業力學、光學領域的多(duō)年經驗,自主研發生產了光譜共(gòng)焦位移傳感器、超高速工業(yè)相機、六維力傳感器、激光對針傳感(gǎn)器等多(duō)種高端智能傳感器,產品獲得(dé)了多項國家專利並通過了CE \ FCC \ RoHS \ IEC62471 \ IEC60825等國際認證。其中,HPS-FT係列六維(wéi)力傳感器作為海伯森的經典產品,提供了(le)更優越的機器人力控解決方案,並且在六維力控中賦予了更高的性能和可操作(zuò)性。
 
      衡(héng)量六(liù)維力傳感器(qì)性能的主要指標有,量程、精度、抗過載能力、數據輸出頻率、非線性度(dù)、蠕變(biàn)、遲滯、零漂、溫漂、軸(zhóu)間串擾,此外還有解耦算法、濾波算法、溫度補償算法等(děng)等。六維力傳感器作為賦予機器觸覺的傳感器,在機器人和(hé)機電(diàn)一體化設備中具有廣泛的應用。六維力傳感器的力控精度、量程、以及在各類環境下的抗幹擾能力都是影響客戶體驗感的因素。要做好這些,對產(chǎn)品提供方的軟硬件研發能力提出了很高(gāo)的(de)要求。
 
      在(zài)硬件方麵,海伯森自(zì)研的HPS-FT係列六(liù)維力傳感器采用了高精度應變計和緊湊型結構設計,實現(xiàn)了更高的信噪比和靈敏度,IP67防塵防水,在多數惡(è)劣工(gōng)業環境下(xià)也能實現數據精確采集;在軟件方麵,六維力傳感器內置的溫度補償算法大大降低了由於溫度變化導致的溫度漂移,高精度解耦、濾波算法等實現了六維力傳感器的低零漂、低溫(wēn)漂(piāo)、低軸間串擾的良好性能。
 
      六維力控多場景落(luò)地
 
      隨著機器人在工業和生(shēng)活中的應用場景愈加廣泛,在機器人行業中基本達(dá)成共識:未來的機(jī)器人運動控製領域,必須引入力控(kòng),純(chún)位置控製是沒(méi)有(yǒu)前途的。未來,對機器人的要求是走進人類的生活,不僅需要機器(qì)人安全地與(yǔ)人類做物理上的交互,還要求(qiú)做到柔順的阻抗控製,具備在(zài)未知(zhī)環境中的運動的能力和快速的動態(tài)控製調整能力(lì),以上的所有,都(dōu)離不(bú)開——力/力矩控製。
 
      力控(kòng)傳感器一般安(ān)裝於機器人(rén)“四肢”,六維力傳感器通過法蘭與機械臂的末端關節固定連接,機器手臂(bì)末端的六維力傳感器測得X、Y、Z方向的力和力矩數據,並通過電(diàn)纜傳輸給機器(qì)人從而實現六維力控。在工業自動化中,海伯森HPS-FT係列六維力傳感器高達2000Hz的輸出(chū)頻率可使機器人實時感知並(bìng)控製力和力矩的大小,力控精度達0.05N(Fxy、Fz方向),0.001Nm(Mxy、Mz方向)。通過六維力傳感器,可實現力控拋光打磨、細小工件精密裝配、軟包(bāo)柔性抓取、USB柔性插拔、擰螺栓等工作。
 
      除了力與力矩的控製方(fāng)麵,海伯森HPS-FT係(xì)列六維力傳(chuán)感(gǎn)器(qì)的(de)EtherCAT /Ethernet適配器的IO可與機器人的急停IO相(xiàng)連接,並設置報警閾值。當閾值超出,適配器通過IO信號對機器人發布急(jí)停命令,使其暫停。六(liù)維力傳感器超敏感的壓力傳導係統(tǒng),具有良(liáng)好的防碰撞急停功能,可有效(xiào)保護(hù)用戶人身安(ān)全,防止設備的損壞。
 
      搭(dā)載了六維力(lì)傳感器的機器人也能基於(yú)模糊自適應導納控製,準確控製機器人末端接觸力。通過拖動示教,記(jì)錄路徑和力度並做重複性工(gōng)作,是機器人最常被安排的工作。在(zài)醫療(liáo)康複(fù)行業,為病人活動受傷的部位(wèi),頸椎正骨牽引康複等(děng)工作越來越多的(de)交給機器人。
 
      為適應不同場景工作要求,海伯森HPS-FT係列六維力傳感器研發了多種不同的型號,傳感器HPS-FT120最大量程達5000N、150Nm,傳感器HPS-FT025最小可達150N、4Nm,最(zuì)高可達500%的靜態抗過載能力(lì),覆蓋了大部分應用的負載範圍。此外,還設置了不鏽鋼(gāng)材質的HPS-FT060S,它(tā)具有更強的剛性(xìng),可適應更高強度工(gōng)作和更複雜的工(gōng)作環境。
 
      人(rén)類通過各種感官確認物體的形狀和位(wèi)置(zhì),未(wèi)來,機器人或許也能像人類一樣,通(tōng)過眼(yǎn)睛鎖定,耳朵聽見,皮膚觸摸(mō),鼻子嗅聞來準確鎖定物(wù)體位置、形狀及狀(zhuàng)態。海伯(bó)森,致力於建立一流的高端智能傳感器品牌,堅持(chí)“技(jì)術贏市場,誠信(xìn)待客戶”的(de)原則,推動國產傳感器科(kē)技賦能(néng)“中國製造”向“中國智造”的轉(zhuǎn)變,助(zhù)力(lì)工業機器(qì)人(rén)更加智能化、柔性(xìng)化,協(xié)助(zhù)機器人走向“人機共融(róng)”。

 

 
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