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力传感器在机器人上的应用

        顶点光电子商城2025年5月12日消息:力传感器在机器人上的应用非常广泛,其核心功能是通过测量机器人与环境之间的相互作用力(如压力、扭矩、力矩等),赋予机器人“触觉”能力,从而提升精准性、安全性和适应性。以下是主要应用场景及技术解析:


       1. 精密装配与力控操作

         应用场景:汽车制造中的零件插接、电子行业的芯片贴装、精密仪器组装等。技术实现:六维力传感器(测量XYZ方向的力和扭矩)实时反馈接触力,机器人通过闭环控制调整位置和姿态,避免过载或零件损伤。案例:Fanuc的力控装配机器人通过力传感器实现手机屏幕的柔性贴合,误差小于0.1N。


        2. 协作机器人(Cobots)的人机安全

         应用场景:与人类共享工作空间的协作机器人(如UR、KUKA LBR iiwa)。技术实现:关节扭矩传感器或皮肤式力觉传感器检测意外碰撞,触发紧急停止或柔顺反弹(ISO/TS 15066标准)。优势:无需物理围栏,实现人机协同作业。


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         3. 自适应打磨与抛光

        应用场景:金属件去毛刺、曲面抛光(如航空发动机叶片)。技术实现:力传感器配合阻抗控制,动态调整工具对工件的压力,补偿工件形状误差。例如,ABB的Force Control Package支持恒力磨削。


        4. 医疗机器人的力反馈

         应用场景:手术机器人(如达芬奇系统)、康复机器人。技术实现:微型力传感器集成在机械臂末端,反馈手术器械与组织的接触力,避免组织损伤;康复机器人通过力信号调节辅助力度。


        5. 物流与抓取优化

        应用场景:无序分拣、易碎物品搬运(如鸡蛋、玻璃)。技术实现:  夹爪力控:通过单轴力传感器调节夹持力,防止物品变形(如OnRobot的RG2夹爪)。  滑动检测:力传感器结合振动信号判断物体是否滑移,触发抓取调整。


        6. 足式机器人的平衡控制

       应用场景:四足机器人(如Boston Dynamics Spot)、双足人形机器人。技术实现:足底多维力传感器测量地面反作用力(GRF),结合IMU数据实现动态平衡和地形适应。


       7. 科研与参数辨识

       应用场景:机器人动力学建模、末端工具参数校准。技术实现:通过力传感器测量实际负载,动态更新控制模型(如KUKA的Load Identification功能)。


       技术挑战与发展趋势

        高集成度:嵌入式微型力传感器(如MEMS技术)减少对机器人结构的干扰。多模态融合:力觉与视觉、触觉传感器协同,提升环境感知能力(如MIT的TacTip触觉阵列)。AI增强:深度学习用于力信号分类(如区分接触类型:碰撞、滑动、挤压)。


         通过力传感器的应用,机器人从“盲操作”进阶为“触觉智能体”,未来在柔性制造、家庭服务、太空探索等场景潜力巨大。