【導(dǎo)讀】多年來(lái)，工業(yè)機(jī)器人并不能監(jiān)測(cè)他們周圍的環(huán)境。隨著越來(lái)越多各種不同的傳感器引入到機(jī)器人上，他們現(xiàn)在能“感覺(jué)”到他們正在處理什么、能“看”到他們?cè)谧鍪裁椿蛘l(shuí)在他們周圍。
多年來(lái)，工業(yè)機(jī)器人并不能監(jiān)測(cè)他們周圍的環(huán)境。隨著越來(lái)越多各種不同的傳感器引入到機(jī)器人上，他們現(xiàn)在能“感覺(jué)”到他們正在處理什么、能“看”到他們?cè)谧鍪裁椿蛘l(shuí)在他們周圍。然而，跟視覺(jué)系統(tǒng)相比，力感測(cè)就沒(méi)那么受歡迎了，盡管它跟視覺(jué)一樣有用，甚至有時(shí)候用處更大。視覺(jué)系統(tǒng)功能強(qiáng)大，但它并不能解決所有的問(wèn)題，并且價(jià)格昂貴，下面就讓我們來(lái)看看，在哪些應(yīng)用中，力傳感器可以完爆視覺(jué)系統(tǒng)，讓你省錢又實(shí)用。
力感測(cè)可以通過(guò)機(jī)械臂上內(nèi)嵌的力傳感器獲得，目前市場(chǎng)上的大部分協(xié)作機(jī)器人已經(jīng)具備。我已經(jīng)在優(yōu)傲機(jī)器人上內(nèi)嵌了力反饋回路，它們能做到我想要的事情。使用內(nèi)置力傳感器的唯一缺點(diǎn)是，你沒(méi)有一個(gè)精度相同的設(shè)備可以把力“讀”出來(lái)。大多是內(nèi)置力傳感器都是通過(guò)讀取機(jī)器人的電流來(lái)測(cè)量力的。當(dāng)然，有些力傳感器采用的是其他方式，例如根據(jù)材料變形來(lái)確定施加在上面的力的大小。
1. 恒力
力矩傳感器首次制造出來(lái)，是用于打磨、拋光等應(yīng)用。由于這些應(yīng)用都很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因?yàn)闄C(jī)器人需要某些力反饋來(lái)確定它推動(dòng)的力夠不夠。
通過(guò)在程序中引入力反饋回路，你可以很輕易地讓這些應(yīng)用實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)制造流程的一致性。在這種情況下，你就需要使用一個(gè)外部裝置，而不是機(jī)器人制造商提供的嵌入式解決方案。
2. 目標(biāo)定位
我們經(jīng)常接觸到一些客戶，他們通常認(rèn)為，零部件定位和定量的唯一方法是使用視覺(jué)傳感器。但實(shí)際上這不是唯一的解決方案。不可否認(rèn)，視覺(jué)系統(tǒng)是零部件定位或量化的好方式，但采用力傳感器來(lái)尋找和檢測(cè)零部件也是可行的。確定他們?cè)赬-Y平面上的位置是一回事，確定他們所處的高度又是另一回事。實(shí)際上，要做到這一點(diǎn)，需要一套3D視覺(jué)系統(tǒng)。如果是一堆物體，你不需要知道整堆物體的確切樹良，只需要每次去那堆物體里找就可以了。機(jī)器人只需確定那堆物體的高度，然后不斷調(diào)整其抓取高度就可以了。
另一種使用力傳感器的搜索功能是傳感器的“自由模式”。這有可能是未能充分利用FT傳感器的參數(shù)。“自由模式”或“零重力”模式將讓您“解放”機(jī)器人的軸，這將使它能夠提高其合規(guī)性。例如，如果你想在一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上擰緊一個(gè)零件，你可以解放2個(gè)軸讓零件能完美地合上，同時(shí)還保持著一定的抓力。這就使得力全部作用在零部件的中心，不會(huì)有額外的力作用在機(jī)器人的軸上。
3. 重復(fù)力
如果你正在考慮使用機(jī)器人做裝配任務(wù)，你希望機(jī)器人能夠一遍又一遍重復(fù)同樣的任務(wù)。然而，裝配任務(wù)很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的原因之一，就是他們需要操作員進(jìn)行力檢測(cè)。通過(guò)引入FT傳感器，你可以感受到裝配過(guò)程中施加的外力。
機(jī)器人在給手機(jī)裝上電池時(shí)，需要施加非常精確的力量。由于這些部件很容易損壞，要想完好無(wú)損地組裝起來(lái)確實(shí)很困難。這就是為什么要設(shè)置一個(gè)很低的力閾值，以防止部件錯(cuò)位和損壞。
4. 稱量東西
上圖的應(yīng)用是把橙色和藍(lán)色的冰球分開。然而，我們采用的方式卻跟它們的顏色沒(méi)有任何關(guān)系。實(shí)際上，跟他們的重量有關(guān)。橙色冰球比藍(lán)色冰球重一些，根據(jù)重量的不同，傳感器可以將它們區(qū)分開來(lái)。
這還可用于區(qū)分外形相似的不同零部件。然而，在現(xiàn)實(shí)生活中，知道你的抓手里是否有正確的物體，或物體是否已經(jīng)掉落，是非常有幫助的，它在你的生產(chǎn)流程中可以真正幫到你。力矩傳感器可以很容易地實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
5. 手動(dòng)引導(dǎo)
大部分協(xié)作機(jī)器人都是通過(guò)使用內(nèi)置FT傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)引導(dǎo)的，但傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人并沒(méi)有內(nèi)置這種類型的傳感器。這就是為什么你的傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人需要一個(gè)FT傳感器。有了它，你就可以手動(dòng)引導(dǎo)示教機(jī)器人，而不需要使用示教器。只要一個(gè)FT傳感器，就可以通過(guò)設(shè)定機(jī)器人的起點(diǎn)和終點(diǎn)，以及中間的線性軌跡，完成機(jī)器人的示教。
正如你所看到的，力反饋非常有用，可以應(yīng)用到很多不同的應(yīng)用中。可以分析一下你的工作流程，看看是否可以使用力傳感器替代視覺(jué)系統(tǒng)。大部分時(shí)候，力傳感器更容易集成，不需要集成商，你自己就能完成。
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