多分量力传感器多分量力传感器在机器人中如何工作

发布时间：2024-10-07 00:10:35

多分量力传感器在机器人中如何工作

作为简易机器人制作中的重要零部件,多分量力传感器对提高整体设计水平、完善内部的组织框架起到了关键作用。本文结合简易机器人的设计要求,对多传感器的应用进行了一番探究。

一、什么是多分量力传感器

多分量力传感器又叫多维力传感器，包括二分量力传感器、三分量力传感器、四分量力传感器和六分量力传感器，多分量力传感器可以测量两个方向以上的力和力矩。因笛卡尔坐标系中力和力矩又被分解为三个分量，多分量传感器最多的形式是六维力传感器。该类型的传感器可以同时测量三个力分量和三个力矩分量，是多分量力传感器使用最多的传感器类型。

二、多分量力传感器的应用

多分量力传感器目前被广泛应用机器人、汽车制造、自动化流水线装配、生物力学、航空航天、轻纺工业等行业，主要应用于机器人手爪、机器人手指、机器人外科手术研究，另外也应用于指力研究、牙齿研究，也可以应用于力反馈、刹车检测、精密装配、切削、复原研究、整形外科研究、产品测试、触觉反馈、示教学习。因多分量传感器采用专利结构，因此具有灵敏度高，维间耦合小、另外还有具机械过载保护功能。因此该类型传感器被广泛用于精密装配，自动磨削、轮廓跟踪、双手协调、零力示教等作业中。目前在在航空航天、汽车、机械加工都有广泛应用和普及。

三、具体应用

如果需要测量机器人多个矢量轴的力或扭矩，推荐使用“多分量传感器”：与安装多个传感器相比，多分量传感器节省了大量的空间和安装工作。选择合适的多分量传感器时，考虑“串扰”尤为重要。

通过这种方式，一个多分量传感器就可以进行三个方向的物理量测量。这个特点使其非常适合测定涉及 x，y 和 z 向量负载的应用。典型的应用包括机器人极限载荷监测，机器监测（如在飞机装配和隧道掘进机），以及多种测试台（如轮胎测试或平衡设备），离岸应用的结构测试等。

四、串扰最小化

在涉及多个负载的测量任务中，串扰是通常存在的。如果仅在一个方向上施加载荷，原理上，基于泊松效应，由于传感器的横向灵敏度，在其他轴上也有很小的输出信号。在这种情况下，可采用相关技术使这些横向应变效应（串扰）最小化。例如，HBM 的 PMX 或 QuantumX 数据采集系统可通过“矩阵补偿”进行补偿计算。这种技术可使串扰降低3到5倍。多轴传感器的单独补偿矩阵是目前串扰最小化的必要技术，因此仔细检查传感器制造商如何处理串扰问题是非常重要的。