力覺傳感器工作原理

　　力覺傳感器根據(jù)力的檢測方式不同，可分為：應變片式（檢測應變或應力）、利用壓電元件式（壓電效應）及差動變壓器、電容位移計式（用位移計測量負載產(chǎn)生的位移）。其中，應變片式壓力傳感器最普遍，商品化的力傳感器大多是這一種。

　　壓電元件很早就用在刀具的受力測量中，但它不能測量靜態(tài)負載。電阻應變片式壓力傳感器是利用金屬拉伸時電阻變大的現(xiàn)象，將它粘貼在加力方向上，可根據(jù)輸出電壓檢測出電阻的變換，如圖所示。電阻應變片在左、右方向上加力，用導線接到外部電路。

　　在不加力時，電橋上的電阻都是R，當加左、右方向力時，電阻應變片是一個很小的電阻ΔR，則輸出電壓為

　　ΔU = U1 - U2 =（（ U/2）·（ΔR/2R））/（1+ΔR/2R）≈UΔR/4R

　　電阻變換為 ΔR ≈4RΔU/U

　　力覺傳感器應用

　　力控制技術(shù)尚未實用化的主要原因：一是現(xiàn)有的機器人技術(shù)還尚未完全達到實現(xiàn)力控制的水平；二是力控制的理論體系尚未完善。此外，從理論上掌握機器人動作和環(huán)境的系統(tǒng)配置及相應的通用機器人語言還有待進一步研究。這一系列研究開發(fā)工作需要實現(xiàn)傳感器反饋控制，具有通用硬件和軟件的機器人控制系統(tǒng)。而現(xiàn)在商品化的機器人主要是以位置控制為基礎(chǔ)的控制或示教方式。

　　三菱電機力覺傳感器應用于機器人：

　　三菱電機發(fā)售了集工業(yè)用機器人、力覺傳感器和專用程序設計工具為一體的“MELFA 力覺應用程序包”。據(jù)說通過利用該應用程序包，能夠簡單地實現(xiàn)電氣、電子零件、汽車零件等組裝、嵌套、檢查工程的自動化。該應用程序包由垂直多關(guān)節(jié)機器人“RV-2F”系列、 “RV4/7F 系列”（配管內(nèi)裝規(guī)格品）、控制器、力覺傳感器和接口裝置、配線類成套的“4F-FS001-W200”和“力覺應用軟件“RT Toolbox2”附加裝置用工具構(gòu)成。該應用程序包的目標客戶包羅萬象，不僅包含首次使用機器人的企業(yè)，還包括已經(jīng)熟練使用機器人的系統(tǒng)集成公司等。

　　這是軟件應用程序包首次搭載力覺傳感器。因為該傳感器能夠檢測機械手臂上微小的作用力，因此，以往的機械手難以進行的工件仿形、嵌套作業(yè)成為了可能。除此之外，還可以根據(jù)機器人作業(yè)的原始數(shù)據(jù)，進行品質(zhì)管理及作業(yè)錯誤的原因分析。通過使用不僅能編輯機器人用程序，還能推測加工時間、進行支援程序漏洞修復、模擬等工程的RTToolbox2，可大幅減輕編程作業(yè)的負擔。

　　只需要按一個按鈕，就能自動設定力覺傳感器的默認值。另外，還可以在專用界面上編輯使用力覺傳感器的機械手臂動作的輔助程序。據(jù)了解，通過這些功能，可以使力覺動作的設備和生產(chǎn)線的啟動時間比不使用應用程序包所需時間縮短80%。如果使用力覺應用軟件，還能夠使力覺動作復雜的程序設計調(diào)整作業(yè)變得簡單。