力传感器在机器人中的应用

多年来，工业机器人并不能监测他们周围的环境。随着越来越多各种不同的传感器引入到机器人上，他们现在能“感觉”到他们正在处理什么、能“看”到他们在做什么或谁在他们周围。然而，跟视觉系统相比，力感测就没那么受欢迎了，尽管它跟视觉一样有用，甚至有时候用处更大。视觉系统功能强大，但它并不能解决所有的问题，并且价格昂贵，下面就让我们来看看，在哪些应用中，力传感器可以完爆视觉系统，让你省钱又实用。

力感测可以通过机械臂上内嵌的力传感器获得，目前市场上的大部分协作机器人已经具备。我已经在优傲机器人上内嵌了力反馈回路，它们能做到我想要的事情。使用内置力传感器的唯一缺点是，你没有一个精度相同的设备可以把力“读”出来。大多是内置力传感器都是通过读取机器人的电流来测量力的。当然，有些力传感器采用的是其他方式，例如根据材料变形来确定施加在上面的力的大小。

1. 恒力

力矩传感器首次制造出来，是用于打磨、抛光等应用。由于这些应用都很难实现自动化，因为机器人需要某些力反馈来确定它推动的力够不够。

通过在程序中引入力反馈回路，你可以很轻易地让这些应用实现自动化，实现制造流程的一致性。在这种情况下，你就需要使用一个外部装置，而不是机器人制造商提供的嵌入式解决方案。

2. 目标定位

我们经常接触到一些客户，他们通常认为，零部件定位和定量的唯一方法是使用视觉传感器。但实际上这不是唯一的解决方案。不可否认，视觉系统是零部件定位或量化的好方式，但采用力传感器来寻找和检测零部件也是可行的。确定他们在X-Y平面上的位置是一回事，确定他们所处的高度又是另一回事。实际上，要做到这一点，需要一套3D视觉系统。如果是一堆物体，你不需要知道整堆物体的确切树良，只需要每次去那堆物体里找就可以了。机器人只需确定那堆物体的高度，然后不断调整其抓取高度就可以了。

另一种使用力传感器的搜索功能是传感器的“自由模式”。这有可能是未能充分利用FT传感器的参数。“自由模式”或“零重力”模式将让您“解放”机器人的轴，这将使它能够提高其合规性。例如，如果你想在一台数控机床上拧紧一个零件，你可以解放2个轴让零件能完美地合上，同时还保持着一定的抓力。这就使得力全部作用在零部件的中心，不会有额外的力作用在机器人的轴上。

3. 重复力

如果你正在考虑使用机器人做装配任务，你希望机器人能够一遍又一遍重复同样的任务。然而，装配任务很难实现自动化的原因之一，就是他们需要操作员进行力检测。通过引入FT传感器，你可以感受到装配过程中施加的外力。

机器人在给手机装上电池时，需要施加非常精确的力量。由于这些部件很容易损坏，要想完好无损地组装起来确实很困难。这就是为什么要设置一个很低的力阈值，以防止部件错位和损坏。

4. 称量东西

上图的应用是把橙色和蓝色的冰球分开。然而，我们采用的方式却跟它们的颜色没有任何关系。实际上，跟他们的重量有关。橙色冰球比蓝色冰球重一些，根据重量的不同，传感器可以将它们区分开来。

这还可用于区分外形相似的不同零部件。然而，在现实生活中，知道你的抓手里是否有正确的物体，或物体是否已经掉落，是非常有帮助的，它在你的生产流程中可以真正帮到你。力矩传感器可以很容易地实现这一点。

5. 手动引导

大部分协作机器人都是通过使用内置FT传感器来实现手动引导的，但传统的工业机器人并没有内置这种类型的传感器。这就是为什么你的传统工业机器人需要一个FT传感器。有了它，你就可以手动引导示教机器人，而不需要使用示教器。只要一个FT传感器，就可以通过设定机器人的起点和终点，以及中间的线性轨迹，完成机器人的示教。

正如你所看到的，力反馈非常有用，可以应用到很多不同的应用中。可以分析一下你的工作流程，看看是否可以使用力传感器替代视觉系统。大部分时候，力传感器更容易集成，不需要集成商，你自己就能完成。