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  • 多维力传感器在3C打磨中的未来应用

    “怎样让机器人变得更聪明?”,目前有很多的机器人企业正在思考这个问题,除了视觉,力觉的运用在让机器人变得更智能的方面也有了更多的探索,力传感器的使用就是一个很好的例子。

      “力传感器+机器人”能碰撞出什么火花?大到机器人的运动控制,小到零件的插孔装配,力传感器的在机器人行业的运用价值越来越大。

      据中国传感器市场现状调研与发展趋势分析报告(2016-2020年)显示,目前我国已有1700多家从事传感器的生产和研发的企业,同时,传感器越来越多地被应用到社会发展及人类生活的各个领域。如工业自动化、农业现代化、航天技术、军事工程、机器人技术、资源开发、海洋探测、环境监测、安全保卫、医疗诊断、交通运输、家用电器等。而作为传感器中的一种,力传感器与机器人的联系也愈发紧密。

      3C打磨机器人对于力传感器的需求大

      在所有类型的工作中,对有触觉的机器人需求比较大的就是打磨工作,因为在打磨工作中,粉尘对人体的伤害很大,并且打磨工作强度大且安全事故频发。

      ABB德国研究中心首席科学家丁昊博士指出,打磨主要是分为两块,一个是传感器,能够接受到比较可靠的信息,而且这个信息相对来说比较精准,一个是控制,主要是力控,基于模型的控制相对来说会比较可靠。

      安徽锐聪机器人有限公司产品经理缪云洁博士也指出,他们通过市场调研发现力传感器在工业级的主要运用领域是装配和打磨,而现在他们研究的力传感器主要是针对打磨工序。

      新松机器人总经理曲道奎指出打磨是机器人运用很广泛的一个领域,但是打磨工序其实是一种低端工种的高端运用。

      而就目前的市场情况来看,对于打磨精度要求较高的行业主要是3C行业,而且3C行业劳动密集度高,迫切需要实现自动化改造。再加上3C行业的柔性化需求,需要更高智能的打磨机器人才能更好的满足市场需求。

      从单维力传感器到六维力传感器

      六维力传感器,也称“六轴力传感器”,是多维力传感器中的一种,实际上就是一种能够同时检测3个力分量和3个力矩分量的力传感器。作为一个仍在发展的研究对象,多维力传感器在机器人,特别是研制高性能多维力传感器和运用多维力传感器中还存在很多问题,也是研究新型多维力传感器的难点问题。

      相对于单维力传感器,六维力传感器主要作用于空间三个方向的力,除了要解决对所测力分量敏感的单调性和一致性问题外,还要解决因结构加工和工艺误差引起的维间(轴间)干扰问题、动静态标定问题以及矢量运算中的解耦算法和电路实现等,可以说,六维力传感器是单维力传感器的升级版本。

      六维力传感器的优势首先是可以力觉拖动示教,降低示教工作量,其次可以保证对打磨面的法向打磨,最后可以实现对复杂未知曲面的跟踪打磨。

      六维力传感器进入工业级领域的门槛

      虽然六维力传感器在机器人自由度上可以达到六个维度的自由度,大大提升机器人的智能水平,但是目前工业领域市场上的使用情况并不是很乐观,特别是国内市场用到六维力传感器的打磨机器人产品并不是很多。目前用到浮动主轴的方式比较多,单维力控。

      据了解,价格高是六维力传感器进入工业级领域的最大门槛,一个六维力传感器的价格高达几万,几乎和一台3C打磨机器人的价格一样,也就是说一台配置了六维力传感器的打磨机器人价格高达十几万,那么还有必要购买一台配置如此高的机器人来完成打磨工序吗?这是令企业纠结的问题。

      缪云洁还指出,市场小、采购量不大导致不能实现规模化的生产,价格降不下来,而价格高又使得很多企业望而却步,已经构成了一个死循环,如何突破这个循环,这也是目前面临的一个难点问题。

      机器人未来的发展趋势一定是往更加智能的方向发展,在性能上优于单维力传感器和三维力传感器的六维力传感器能否大规模运用到3C 打磨机器人中?

      一方面,既然目前的力传感器就能满足打磨工序的需要,企业为什么还要花更大的代价去购买配置了六维力传感器的打磨设备?

      另一方面,市场是变化的,随着行业的发展,对于3C打磨机器人的要求也一定会提高,到时候就需要更高性能的力传感器来满足打磨机器人的需求。

      缪云洁表示:“目前浮动主轴的方式价格也相当昂贵。我们结合自己的力传感器开发,竞争力还是有的。”

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