工業(yè)打磨機(jī)器人，資料圖
六維力傳感器屬于力覺傳感器。力覺傳感器是一類觸覺傳感器，它在機(jī)器人和機(jī)電一體化設(shè)備中具有廣泛的應(yīng)用。力和力矩傳感器是用來檢測(cè)設(shè)備內(nèi)部力或與外界環(huán)境相互作用力為目的，力這一物理量無法被直接測(cè)量，可通過其他物理量間接測(cè)量得出。力傳感器可用作變換器，如應(yīng)變?cè)?，它可提供一個(gè)與變形、亦即作用于接觸點(diǎn)的力成正比的信號(hào)。力覺傳感器可檢測(cè)機(jī)器人有關(guān)部件，比如手腕、手指所受外力及轉(zhuǎn)矩，可控制手腕移動(dòng)，伺服控制，準(zhǔn)確完成作業(yè)。
作為力傳感器中一種新發(fā)展起來的傳感器，六維力傳感器能同時(shí)轉(zhuǎn)換多維力/力矩信號(hào)為電信號(hào)，可用于監(jiān)測(cè)方向和大小不斷變化的力與力矩，并測(cè)量加速度或慣性力，以及檢測(cè)接觸力的大小和作用點(diǎn)。
廣義上，六維力傳感器可檢查空間任意力系中的三維正交力（fx、fy、fz）及三維正交力矩（mx、my、mz），由于其測(cè)力信息豐富、測(cè)量精度高等特點(diǎn)，主要應(yīng)用在力及力-位控制場(chǎng)合，六維力/力矩傳感器為機(jī)器人控制提供力感信息，是智能機(jī)器人重要的傳感器。
不同類型的六維力傳感器結(jié)構(gòu)，資料圖
在六維力傳感器研究中，力敏元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是力傳感器的關(guān)鍵核心問題，因?yàn)榱γ粼慕Y(jié)構(gòu)決定力傳感器的性能優(yōu)劣。對(duì)此，國際和國內(nèi)許多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究工作，提出了多種六維力傳感器結(jié)構(gòu)。六維力傳感器在工業(yè)級(jí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域是裝配和打磨，打磨是機(jī)器人運(yùn)用非常廣泛的一個(gè)領(lǐng)域，就目前市場(chǎng)情況來看，對(duì)于打磨精度要求較高的行業(yè)主要是3C行業(yè)，而且3C行業(yè)勞動(dòng)密集度高，迫切需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化改造。再加上3C行業(yè)的柔性化需求，需要更高智能的打磨機(jī)器人才能更好的滿足市場(chǎng)需求。
六維力傳感器，通過傳感器固定座與機(jī)械臂的末端關(guān)節(jié)固定連接。靜態(tài)條件下，機(jī)械手腕部六維力傳感器測(cè)得的力和力矩?cái)?shù)據(jù)由三部分組成，即傳感器自身系統(tǒng)誤差、負(fù)載重力作用、負(fù)載所受外部接觸力。在加工、裝配等工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用中，機(jī)器人末端工具或工件與外界環(huán)境的接觸力需要被精確的感知，控制系統(tǒng)據(jù)此修改機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，才能保證作業(yè)的柔順性。
