力传感器 |力矩传感器 |多维力传感器在机器人末端执行器上的应用

发布时间:2025-10-15 |阅读次数:74
多维力传感器在机器人末端执行器上,核心作用是赋予机器人 “触觉感知能力”,通过实时检测多维度力 / 力矩信号,让机器人精准控制操作力度、判断操作状态,避免损坏工件或设备。

1. 精密装配作业:确保装配精度与可靠性

这是最典型的应用场景,尤其适用于高精度零部件组装(如电子元器件、汽车零部件、航空航天零件)。

力控拧紧:在螺栓 / 螺母拧紧作业中,传感器实时监测轴向压力(Fz)和扭矩(Mz),当力矩达到预设阈值时,机器人立即停止拧紧,防止过紧导致螺纹损坏、过松引发装配失效。

轴孔装配:在电机轴与轴承、齿轮与轴套等过盈 / 过渡配合装配中,传感器检测径向力(Fx、Fy)和轴向力(Fz)。若径向力异常增大,说明装配错位,机器人可自动调整姿态,避免强行装配造成零件划伤或变形。

2. 柔性抓取作业:适配不同材质与形状工件

针对易变形、易碎或表面敏感的工件(如玻璃、薄膜、精密芯片、食品),传感器帮助机器人实现 “柔性抓取”。

力度自适应调节抓取时,传感器检测末端执行器对工件的夹持力(Fx 或 Fy),并实时反馈给控制系统。例如抓取鸡蛋时,力达到 “不捏碎且不掉落” 的阈值后,机器人自动保持夹持力;抓取硬质金属块时,可适当增大夹持力确保稳固。

件姿态判断若抓取的工件形状不规则(如异形塑料件),传感器通过检测多维度力的分布,判断工件是否歪斜、是否完全进入抓取范围,机器人可及时调整爪手位置,避免工件滑落。

3. 表面加工与检测:控制加工质量、获取工件状态

在需要 “力控精度” 的加工或检测场景中,传感器充当机器人的 “触觉反馈单元”。

精密打磨 / 抛光:打磨时,传感器检测末端工具对工件表面的压力(Fz),确保打磨力均匀一致 —— 避免力过小导致打磨不彻底,力过大造成工件表面过切、损伤。同时,可通过力矩变化判断打磨工具是否磨损(如力矩异常增大可能是砂纸堵塞)。

工件质量检测:在装配后的检测环节,机器人用末端执行器按压、拉扯工件(如检测卡扣安装牢固度、按键按压力),传感器采集力 / 力矩数据并与标准值对比,快速判断工件是否合格(如卡扣按压力不足则判定为装配不良)。

4. 人机协作安全:避免人机碰撞伤害

在人机协作机器人(如工厂生产线中人与机器人共同作业的场景)中,传感器是核心安全保障组件。

碰撞力检测当机器人末端执行器意外触碰到人或周围设备时,传感器会瞬间检测到异常冲击力(如 Fx、Fy 或 Fz 突然增大),控制系统在毫秒级内触发机器人紧急减速或停止,将碰撞力控制在安全范围内(通常≤50N),避免人员受伤或设备损坏。

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