機器人智能觸感--六維力傳感器〡水木資本原創

隨著技術的迭代和創新,機器人在人類的生活中扮演著愈發重要的角色,無論是在醫療器械還是工業製造領域,都能看到智能化機器人的影子。賦予機器人感知世界並反饋信息能力的關鍵在於視覺和力覺的技術創新。目前,在高分辨成像和成熟的算法支持下,機器視覺相對完成度較高。而在更考驗機器人精細操作能力的力覺方面,競爭未充分體現,市場還是一片藍海。


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六維力傳感器簡介


力傳感器,是利用力敏感元件和轉換元件及處理單元把一個或多個力學量(張力、拉力、壓力、重量、扭矩、內應力和應變等)轉化為電信號輸出(電壓、電流、總線等)的器件。而六維傳感器則能夠同時測量三個力分量和三個力矩分量的傳感器,也是多維力傳感器最完整的形態,目前主要應用工業機器人、協作機器人、醫療機器人等領域。


力傳感器的研製涉及到力學、機械、材料、計量等多學科交叉融合,壁壘較高。決定傳感器主要技術包括以下:

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主要應用場景


①工業機器人碰撞檢測


為了防止由於操作過程中的過度交互而損壞機器人或物體,必須進行柔性化控制以完成這些任務,因此碰撞強度是主動柔性化控制的重要部分;另一方面,現在許多任務還需要人工的介入,在安全方面,需要檢測出機器人和人之間是否有碰撞,要儘可能保證人的安全,讓機器人識別到人的存在,以便在必要時停止正在進行的工作,避免意外傷害人。


②工業機器人精密打磨


目前國內大多數製造企業對發動機殼體、車身等工件的去毛刺、打磨、拋光大多采用手工或手持氣動電動工具進行打磨、研磨、銼削等工藝,容易導致產品錯誤不良率上升,而且效率很低,並會出現加工產品表面粗糙度不均勻等問題;同時磨削產生的火花、粉塵和噪聲對工人的身心健康影響很大;手工磨削的質量需要從工人的經驗來粗略判斷,使得打磨質量得不到保證;缺乏熟練勞動力,勞動效率低,招工難,勞動力成本持續上升,惡劣的工作環境等問題促使機器人取代人工的趨勢加快發展。


機器人智能觸感--六維力傳感器〡水木資本原創


③工業機器人拖動示教


拖動示教技術通過直接手持牽引機器人到達指定位姿或沿特定軌跡移動,同時記錄示教過程的位姿數據,以直觀方式對機器人應用任務進行示教,可大幅縮短工業機器人在應用部署階段的編程效率,降低對操作人員的要求,達到降本增效的目的。


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④醫療康復



六維力傳感器精度可達微米級,突破了醫療機器人觸覺反饋(力反饋)缺少或不足,從而影響到手術操作的精確性、安全性和靈活度的弊端,增加機器人的觸覺功能和對觸、壓、拉的感應,同時還能同步檢測醫療過程中受力的大小和觸覺的強弱。解決目前醫療機器人因沒有觸覺功能和對觸、拉、壓沒有感應導致的醫療機器人手術後遺症的問題,促進醫療機器人的應用和發展。


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國內外市場情況





六維力控傳感器目前在工業精細打磨和醫療康復領域應用較廣。國外著名的企業包括美國的ATI、匈牙利的Optofoce、以及日本的Wacoh。國內雖然起步較晚,但也有很多優秀的企業在深耕這個細分行業。與國外品牌相比,國內的產品很多都已經達到甚至超過國外產品的相關性能指標,在價格和服務上也更加有優勢,因此,在將來有很大機會實現國產替代。


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結語


力傳感器賦予了機器人觸覺,讓機器人更好的感知這個世界,隨著智能化機器人的應用場景不斷豐富,六維力傳感器將成為未來人機交互的重要橋樑。



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