基于六維力傳感器的機(jī)械臂自動(dòng)裝配應(yīng)用

導(dǎo)讀：六維力傳感器在工業(yè)領(lǐng)域的主要應(yīng)用包括裝配和打磨。如何充分利用六維力傳感器以及其他感知系統(tǒng)來完成各種環(huán)境下更多、更復(fù)雜的機(jī)器人作業(yè)，以提高工作精確度、生產(chǎn)效率并降低成本，已成為目前行業(yè)的研究熱點(diǎn)。

在推動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的過程中，從純?nèi)斯そM裝到半自動(dòng)組裝，再到現(xiàn)在的無人工廠自動(dòng)化組裝，機(jī)器替人一直是重要項(xiàng)目之一。

在儀器儀表、汽車、手表、電焊機(jī)、電子元件等生產(chǎn)批量大、裝配精度要求高的產(chǎn)品裝配中，人工組裝雖然因?yàn)槿丝诩t利而具有低成本、快速規(guī)?；?、生產(chǎn)靈活度高的優(yōu)勢(shì)，但也存在產(chǎn)品一致性難以保證、用工荒、工人熟練度參差不齊等問題。

隨著人口紅利優(yōu)勢(shì)的消退，人工勞動(dòng)力成本上升，對(duì)我國(guó)各行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。機(jī)器自動(dòng)化組裝對(duì)人工勞動(dòng)力的替代作用將愈發(fā)顯著。比起普通的自動(dòng)裝配機(jī)，機(jī)械臂的性能和精度對(duì)于提升生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。搭配視覺機(jī)構(gòu)進(jìn)行輔助裝配，可實(shí)現(xiàn)較高水平的生產(chǎn)良率。

六維力傳感器是一種特殊的力覺傳感器，可以測(cè)量物體在笛卡爾坐標(biāo)系下三個(gè)軸向的力和力矩，其內(nèi)部采用高度敏感的材料和精密機(jī)械構(gòu)造，可以為機(jī)械臂提供更高的測(cè)量精度，滿足不同場(chǎng)景下的測(cè)量需求。作為機(jī)械臂感知外部環(huán)境的關(guān)鍵裝置，六維力傳感器通常安裝于機(jī)器臂末端執(zhí)行器與機(jī)械臂之間，用于檢測(cè)作業(yè)中的機(jī)器人與環(huán)境之間的多維交互力/力矩，并將交互力/力矩反饋給機(jī)器人力控制系統(tǒng)，可極大加強(qiáng)機(jī)械臂組裝優(yōu)勢(shì)。

壹丨基于六維力傳感器的自動(dòng)裝配應(yīng)用

<1> 機(jī)械臂自動(dòng)裝配行星齒輪應(yīng)用

在行星齒輪的裝配過程中，六維力傳感器能夠準(zhǔn)確感知每個(gè)齒輪的受力情況，確保每個(gè)齒輪安裝到位，并且不會(huì)因?yàn)檫^度用力而損壞齒輪或其他部件。這種精度和敏感度的提升，使得機(jī)械臂在裝配過程中能夠自動(dòng)調(diào)整力度和位置，保證了裝配的精確性和一致性。

<2> 機(jī)械臂插拔USB口測(cè)試

六維力傳感器能夠感知USB接口插拔過程中的微小力變化，確保插拔動(dòng)作的順暢和精確。通過實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整力反饋，機(jī)械臂能夠自動(dòng)完成USB接口的裝配和測(cè)試，極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率。

<3> 機(jī)械臂自動(dòng)裝配PCB應(yīng)用

PCB板的裝配過程同樣需要高精度的操作。六維力傳感器可以感知PCB板在裝配過程中的力變化，確保每個(gè)元件都能準(zhǔn)確地安裝在指定位置。通過精確的力控反饋系統(tǒng)，機(jī)械臂可以實(shí)現(xiàn)快速而準(zhǔn)確的PCB板裝配，保證產(chǎn)品的一致性和高質(zhì)量。

貳丨海伯森六維力傳感器HPS-FT系列

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<1> 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

超低溫漂移：HPS-FT系列六維力傳感器內(nèi)置高精度解耦、濾波和溫度補(bǔ)償算法，大大降低了傳感器由于溫度變化帶來的溫度漂移。

lP65工業(yè)級(jí)防護(hù)：采用防脫落航空級(jí)插頭，具備超強(qiáng)的抗過載能力，常態(tài)下可承受350%的過載，穩(wěn)定、可靠。

超高速測(cè)量頻率：HPS-FT系列六維力傳感器擁有超高速度的采樣頻率，2000Hz輸出頻率，24Bit高速ADC采樣，支持Ethernet/EtherCAT/RS-485/和模擬接口輸出。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、顯示：配合HPS客戶端軟件，可實(shí)時(shí)讀取并顯示數(shù)據(jù)，便于用戶調(diào)試分析。

高線性度低軸間串?dāng)_：內(nèi)置高性能嵌入式微處理器，先進(jìn)的嵌入式數(shù)據(jù)處理、濾波和解耦算法，保證測(cè)量結(jié)果的高線性度和極低的軸間串?dāng)_。

IO急停輸出：海伯森六維力傳感器可配合EtherCAT和Ethernet-適配器使用，適配器的IO可與機(jī)器人的急停lO連接，設(shè)定好報(bào)警閥值后，當(dāng)某個(gè)方向的受力超過設(shè)定閾值時(shí)，適配器可在0.5ms內(nèi)通過IO信號(hào)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行急停控制，防止對(duì)傳感器和工件造成損壞。

<2> 行業(yè)應(yīng)用

應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人、外骨骼機(jī)器人、醫(yī)療康復(fù)機(jī)器人、柔性?shī)A爪和機(jī)器人關(guān)節(jié)、自動(dòng)化測(cè)量、控制及風(fēng)洞測(cè)試等場(chǎng)景。

叁丨六維力傳感器在行業(yè)中的發(fā)展與未來

隨著智能制造和工業(yè)4.0的推進(jìn)，六維力傳感器在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用愈加廣泛。它不僅提高了自動(dòng)化裝配的精度和效率，還極大地降低了生產(chǎn)成本。

<1> 在汽車制造中的應(yīng)用

在汽車制造中，六維力傳感器可以用于引擎、變速箱、懸掛系統(tǒng)等關(guān)鍵部件的裝配。通過精確的力控反饋系統(tǒng)，機(jī)械臂能夠在裝配過程中實(shí)時(shí)調(diào)整力的大小，確保每個(gè)部件都能以最合適的力裝配到位，避免了因過大或過小的裝配力導(dǎo)致的零件損壞或裝配不良的問題。

<2> 在電子產(chǎn)品制造中的應(yīng)用

在電子產(chǎn)品制造中，六維力傳感器同樣發(fā)揮著重要作用。智能手機(jī)、平板電腦、智能手表等產(chǎn)品的內(nèi)部裝配需要極高的精度，稍有不慎就可能導(dǎo)致零部件損壞。通過六維力傳感器，機(jī)械臂能夠精確控制每一個(gè)裝配動(dòng)作，確保每個(gè)零部件都能以最合適的力安裝到位，從而保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和一致性。

肆丨未來發(fā)展趨勢(shì)

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，六維力傳感器的應(yīng)用場(chǎng)景將更加廣泛。未來，隨著人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展，六維力傳感器將與智能算法相結(jié)合，進(jìn)一步提升機(jī)械臂的自主性和智能化水平。

<1> 智能化發(fā)展

未來的六維力傳感器將集成更多的智能算法，使機(jī)械臂能夠自主學(xué)習(xí)和適應(yīng)不同的裝配任務(wù)，提高生產(chǎn)的靈活性和效率。

<2> 多場(chǎng)景應(yīng)用

除了傳統(tǒng)的工業(yè)裝配，六維力傳感器還將在醫(yī)療、服務(wù)機(jī)器人、家庭機(jī)器人等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。例如，在醫(yī)療機(jī)器人中，六維力傳感器可以幫助醫(yī)生進(jìn)行更加精細(xì)的手術(shù)操作，提高手術(shù)的安全性和成功率。

<3> 小型化和集成化

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，六維力傳感器將向小型化和集成化方向發(fā)展，使其能夠更好地適應(yīng)各種復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景。

總結(jié)：六維力傳感器作為工業(yè)自動(dòng)化和智能制造中的關(guān)鍵技術(shù)，其重要性不言而喻。通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用拓展，六維力傳感器將在更多領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，推動(dòng)各行各業(yè)的智能化升級(jí)和發(fā)展。海伯森HPS-FT系列六維力傳感器憑借其卓越的性能和廣泛的應(yīng)用前景，必將在未來的智能制造領(lǐng)域中占據(jù)重要地位。

（下一期，我們將分享六維力傳感器在人形機(jī)器人方面的應(yīng)用，敬請(qǐng)期待）

作為中國(guó)領(lǐng)先的高端智能傳感器企業(yè)，海伯森技術(shù)（深圳）有限公司專注于高性能工業(yè)傳感器的技術(shù)創(chuàng)新和探索，具備光、機(jī)、電、算技術(shù)綜合應(yīng)用于傳感器產(chǎn)品的研發(fā)能力和規(guī)?；a(chǎn)能力，主營(yíng)產(chǎn)品包括3D閃測(cè)傳感器、3D線光譜共焦傳感器、點(diǎn)光譜共焦傳感器、六維力傳感器、激光對(duì)刀儀、超高速工業(yè)相機(jī)、激光對(duì)針傳感器等。