力觉传感器分类和选择IC解密
力觉传感器分类
所谓力觉是指机器人作业过程中对来自外部的力的感知,IC解密它和压觉不同,压觉力是垂直于力接触表面的力、三维力和三维力矩的感知。机器人力觉传感器是模仿人类四肢关节功能的机器人获得实际操作时的大部分力信息的装置,是机器人主动柔顺控制必不可少的,它直接影响着机器人的力控制性能。分辨率、灵敏度和线性度高,可靠性好,抗干扰能力强是机器人力觉传感器的主要性能要求。就传感器安装部位丽言,力觉传感器可分为腕力传感器、关节力传感器、握力传感器、脚力传感器、手指力觉传感器等。~
腕力传感器
腕力传感器是一个两端分别与机器人腕部和手爪相联接的力觉传感器。当机械手夹住工件进行操作时,通过腕力传感器可以输出六维(三维力和三维力矩)分量反馈给机器人控制系统,以控制或调节机械手的运动,完成所要求的作业。腕力传感器分为问接输出型和直接输出型两种。间接输出型腕力传感器敏感体本身的结构比较简单,但需对传感器进行校准,要经过复杂的计算求出传递矩阵系数,使用时进行矩阵运算后才能提取出六维分量。直接型腕力传感器敏感体本身的结构比较复杂,但只需要经过简单的计算就能提取出6个分量,有的甚至可以直接得到6个分量。
腕力传感器的系统硬件通常由传感器和信息处理两部分组成。传感器部分由弹性体、测量电桥和前级放大器组成,主要完成敏感六维分量,并进行信号前级放大的任务。信号处理部分包括后级放大、滤波、信号采样保持、AD转换以及进行系统控制、计算和通信的微机系统,整个系统框图如图所示。
腕力传感器系统软件一般包括数据采集和AD转换控制软件、IC解密非线性校正和矩阵解耦运算软件、系统通信及输出软件等。
腕力传感器的优缺点:
1.腕力传感器虽然结构较复杂,但原理比较类似,一般都是通过应变片来测量内部弹性体的变形,再解耦求得多维力信号。
2.腕力传感器获得的力信息较多(如六维腕力传感器),分辨率、灵敏度和精度高,可靠性好和使用方便。
3.腕力传感器对不同类型的机器人能实现通用化,所以得到广泛的应用。
4.弹性元件一般为整体结构,加工极为困难。
5.应变片粘贴过程复杂,应变片的输出信号较弱,需要高性能的放大器,市场上供应的放大器体积较大。
6.从腕力传感器的工作原理可以看出,IC解密腕力传感器工作时产生的变形必将影响机器人操作臂的定位精度。
7.由于传感器设计、制造上的原因,使得传感器的输出信号与实际六维向量的分力之间存在相互耦合作用,即传感器的相互干扰,这种干扰非常复杂,难以从理论上进行分析和解耦消除,通常需要采用实验方法进行标定。