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力觉传感器主要有压力、拉力和扭力等分类,广泛应用于机器人、医疗和汽车等行业。

2023-10-28
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摘要 力觉传感器指的是用来检测机器人手臂所产生的力及其所受反力的传感器,该传感器可较为灵敏地控制机器人的一些任务作业,尤其是一些精配任务中,起着至关重要的作用。

力觉传感器是一种用来检测机器人手臂所产生的力及其所受反力的传感器。它能够较为灵敏地控制机器人的一些任务作业,在一些精配任务中起着至关重要的作用。力觉传感器的元件大多运用于半导体应变片,在工业场所中的应用场景也越来越多。


力觉传感器的工作原理根据力的检测方式不同分为应变片式、压电元件式、差动变压器和电容位移计式。其中,应变片式压力传感器较为普遍,大部分商品化的力传感器都采用这种类型。应变片是一种金属材料,在受到力的作用下会产生形变,通过检测应变片的形变就可以知道所受的力的大小。


腕力传感器是一种连接在机器人腕部和手爪之间的力觉传感器。当机械手夹住工件进行操作时,腕力传感器可以输出六维(三维力和三维力矩)的反馈信号给机器人控制系统,以控制和调节机械手的运动,完成所需的工作。腕力传感器分为间接输出型和直接输出型两类。间接输出型腕力传感器通过复杂的计算得出传递矩阵系数,运用时需要进行矩阵运算才能提取出六维分量。


握力传感器通过光纤的变形来间接测量所受力的大小。当物体施加压力在握力传感器上时,波纹板会发生位移,从而使光纤发生形变,通过测量光信号的衰减程度可以得知压力的大小。


脚力传感器是二足步行机器人中与外界接触的传感器,对步行控制非常重要。它能够感知机器人脚部所受的力,帮助机器人更好地适应外部环境。脚力传感器的应用能够提高机器人的稳定性和操控精度。


手指式力传感器通常采用应变片或压阻敏感元件来测量多维力并产生输出信号。它常被用于小范围的工作,如抓取鸡蛋等需要精细控制的实验。手指式力传感器具有高精度和良好的可靠性,逐渐成为力操控研究的重要方向,但多指协调操控相对比较复杂。


目前力控制技术尚未完全实用化的主要原因有两个:一方面,当前的机器人技术还未达到开展力操控所需的水平;另一方面,力操控的理论体系还未完善。此外,还需要进一步研究掌握机器人动作和环境的系统配置以及相应的通用机器人语言。这些研究和开发工作需要进行传感器反馈控制,并且还需要具备通用硬件和软件的机器人控制系统。目前商品化的机器人主要以位置操控为基础的操控或示教方式。力觉传感器是一种测量物体受力的装置。它通过测量应变来判断受力的大小。当物体受到外力作用时,力觉传感器内部的弹性体发生微小的形变,进而产生应变。力觉传感器会将这种应变转化为电信号,通过测量电信号的变化来得知物体所受的力大小。在选择力觉传感器时,我们需要关注一些特性,尤其是要注意力觉传感器的额定值。额定值是指力觉传感器所能承受的最大力量,超过额定值可能会导致传感器损坏或测量结果不准确。因此,在使用力觉传感器时要谨慎选择,并了解其工作原理和特性。

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