力傳感器的優(yōu)點:測力方法簡單直接安裝方便

對于機器人的力檢測和控制，最常見的兩種傳感器結構是關節(jié)扭矩傳感器和多維力傳感器位置和檢測原理不同。本文將簡要介紹這兩種傳感器之間的優(yōu)缺點。

關節(jié)扭矩傳感器的測力原理：在機械臂各關節(jié)的減速器輸出端安裝扭矩傳感器，通過感知各關節(jié)的扭矩獲得整個機械臂的力。

該傳感器具有以下優(yōu)點：由于關節(jié)扭矩傳感器接近電機，理論上可以提高力控制的性能，力檢測和控制可以覆蓋整個機械臂；解耦機械臂的動力學模型有利于基于動力學的位置控制；單傳感器成本低，整體成本優(yōu)于多維力傳感器。

事實上，這種傳感器的安裝和使用已經存在于上個世紀，但為什么它長期以來被主流機器人制造商忽視呢？由于其缺點也很明顯：大多數(shù)關節(jié)扭矩傳感器使用應變原理，傳感器應該有足夠的變形來獲得所需的信號，更致命的是，這種變形不僅是由扭矩引起的，而且是由其他方向力耦合引起的；這些變形的方向不固定，變形的大小會隨著機械臂的力而變化，這將導致機械臂的零位置不固定，不能通過算法進行補償，這對機械臂的位置控制是一場災難；在關節(jié)處安裝扭矩傳感器會增加關節(jié)結構的復雜性，難以設計和安裝關節(jié)部分；由于機械臂的長度、重量和慣性扭矩，關節(jié)扭矩傳感器的范圍往往相對較大，后關節(jié)所需的范圍越大，但關節(jié)尺寸有限，因此關節(jié)扭矩傳感器不能應用于中型范圍或以上的機械臂；單個傳感器的精度可以，但整個系統(tǒng)的測量精度較差，特別是傳感器末端執(zhí)行結構的力。由于誤差每次通過一個關節(jié)都會被放大一次，因此該傳感器不能用于精密組裝和其他需要精確應力的場合。

多維力傳感器的力測量原理：傳感器安裝在機械臂的末端，通過直接感知傳感器的力來控制機械臂。四個家庭的機器人有自己的力控制包，通過末端的力控制單元實現(xiàn)力控制，從而將位置控制與力控制分開。

該傳感器具有以下優(yōu)點：該力檢測方法簡單直接，安裝方便；靠近執(zhí)行機構端，無其他誤差引入，可直接獲得執(zhí)行機構力，測量精度高；機械臂整體不需要改變，對機械臂剛度無影響，可控制零件位置。

多維力傳感器的缺點也很明顯：該傳感器最大的問題是檢測和反饋是分離的，即時力檢測是在終端實現(xiàn)的，但實際實施元件（即電機）遠離終端，兩者之間的機械本體，從而限制機器人力控制的動態(tài)性能，機械本體慣性大。因此，如果終端檢測和控制響應不夠快，將對力控制產生不可控的影響；只有單點力檢測控制，無法檢測整個臂，不能用于防碰撞控制；昂貴，這一直是傳感器廣泛推廣的最大障礙。

結論：這兩種傳感器的優(yōu)缺點非常明顯。目前，我們的產品已經改進了上訴的缺點，使產品更符合客戶的使用，也與傳統(tǒng)的市場產品開辟了差距。