FUTEK傳感器在人形機(jī)器人中的應(yīng)用

人形機(jī)器人正在迅速發(fā)展以協(xié)助和支持人類活動(dòng)，為重大技術(shù)進(jìn)步鋪平了道路，這些進(jìn)步在廣泛的領(lǐng)域開辟了廣泛的應(yīng)用，從為臨床任務(wù)提供幫助和為患者提供支持，到為各種應(yīng)用自動(dòng)執(zhí)行重復(fù)和潛在危險(xiǎn)的任務(wù)，從而提高工業(yè)運(yùn)營的效率。這一進(jìn)步的核心是集成力和扭矩傳感器，這些傳感器利用應(yīng)變計(jì)技術(shù)，使機(jī)器人能夠像人類一樣優(yōu)雅地精確移動(dòng)。工程師、設(shè)計(jì)師和傳感器制造商之間的協(xié)作對(duì)于克服挑戰(zhàn)至關(guān)重要，這些挑戰(zhàn)包括管理集成復(fù)雜性、適應(yīng)環(huán)境變化、動(dòng)態(tài)響應(yīng)性、成本效益、最大限度地減少機(jī)械串?dāng)_、確保耐用性以及符合安全標(biāo)準(zhǔn)。

FUTEK 的工程團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)和定制力和扭矩傳感器方面擁有深厚的專業(yè)知識(shí)，以克服和應(yīng)對(duì)人形機(jī)器人創(chuàng)新的挑戰(zhàn)。探索如何將 FUTEK 在力和扭矩傳感器方面的專業(yè)知識(shí)用于主要的人形機(jī)器人系統(tǒng)。

1）QLA414/QLA424Nano微型力傳感器– 指尖，直列指關(guān)節(jié)

人形機(jī)器人上的 Fingertip 和 Inline 指關(guān)節(jié)系統(tǒng)執(zhí)行需要精細(xì)操作或與環(huán)境交互的任務(wù)。FUTEK 的 QLA414/424 Nano力傳感器采用通孔設(shè)計(jì)，作為整體結(jié)構(gòu)安裝在軸上，此外，前端安裝規(guī)定使其能夠測(cè)量拉伸和壓縮，對(duì)于小至 4mm x 5mm 且重量?jī)H為 0.5g 的傳感器來說，這是一個(gè)行業(yè)突破，克服了與現(xiàn)有機(jī)器人硬件和控制系統(tǒng)集成復(fù)雜性的挑戰(zhàn)，同時(shí)保持了緊湊和輕便的設(shè)計(jì)。此外，Nano 傳感器的彎曲設(shè)計(jì)提供了無與倫比的 98kHz 高固有頻率，提供了超快的響應(yīng)（比大型/同類解決方案快 30-40 倍）。Nano 力傳感器也是機(jī)器人觸覺傳感應(yīng)用的合適選擇。

2） LCM 系列微型柱狀拉壓力傳感器 –脛骨張力/壓縮力

人形機(jī)器人的脛骨系統(tǒng)包括放置在機(jī)器人脛骨（小腿部分）中的傳感器，這些傳感器可以測(cè)量機(jī)器人在移動(dòng)、站立或與環(huán)境互動(dòng)時(shí)腿部承受的力以及從哪個(gè)方向。FUTEK 的 LCM 系列拉壓力傳感器是克服這些挑戰(zhàn)的絕佳解決方案，因?yàn)樗鼈兡軌蛟谛枰?a target="_blank">高精度傳感器且占地面積小的應(yīng)用中測(cè)量拉伸和壓縮力。縫焊不銹鋼機(jī)身具有出色的強(qiáng)度和耐腐蝕性，除了承受其他惡劣的環(huán)境條件外，還可以增強(qiáng)對(duì)物理損壞的保護(hù)。某些型號(hào)的防護(hù)等級(jí)為 IP67，可浸入 1 米深的水中至少 30 分鐘。此功能使傳感器成為“耐候性”或“戶外級(jí)”，并開辟了應(yīng)用可能性，因?yàn)樗试S在潮濕、雨天或高度潮濕的條件下進(jìn)行戶外使用。

一些力測(cè)量應(yīng)用可能需要 LCB200 桿式力傳感器，該傳感器專為涉及直列執(zhí)行器或帶外螺紋/內(nèi)螺紋的液壓千斤頂?shù)膽?yīng)用而設(shè)計(jì)。LCB200 的最大優(yōu)點(diǎn)是它具有外螺紋/內(nèi)螺紋，可以用更少的適配器和組件來擴(kuò)展執(zhí)行器。

3） 6 軸力傳感器 –手腕，軀干與下半身的連接接頭

人形機(jī)器人軀干關(guān)節(jié)中的傳感器使扭動(dòng)、彎曲和轉(zhuǎn)動(dòng)等動(dòng)作平穩(wěn)，確保機(jī)器人能夠承受自身的重量和運(yùn)動(dòng)過程中遇到的力。人形機(jī)器人上的手腕系統(tǒng)提高了靈活性和操作范圍，以滿足所需的不同優(yōu)化任務(wù)。FUTEK 的 6 個(gè)自由度傳感器旨在精確測(cè)量施加在一個(gè)方向上的力和扭矩，而施加在其他方向上的力或力矩的串?dāng)_干擾很小或沒有。此功能對(duì)于達(dá)到使用手臂-軀干系統(tǒng)執(zhí)行的不同操作任務(wù)所需的精度和靈巧性水平尤為重要。

FUTEK 6 軸力傳感器的優(yōu)點(diǎn)：

輕巧、外形小;

通孔設(shè)計(jì)，可以供電纜和配件通過（如適用）;

可以集成高分辨率嵌入式電子設(shè)備，使 FUTEK 6軸力傳感器成為模塊化;

支持客戶定制，以滿足某些剛度、重量、過載保護(hù)或幾何尺寸要求;

可定制冗余和故障檢測(cè);

可定制以實(shí)現(xiàn)低功耗;

低串?dāng)_，補(bǔ)償矩陣可最大限度地減少串?dāng)_;

高零點(diǎn)和溫度穩(wěn)定性。

4） LLB系列按鈕型壓力傳感器 –腳底

人形機(jī)器人的腳部系統(tǒng)配備了集成的稱重傳感器和力傳感器，不僅可以支撐機(jī)器人的重量，還可以感知施加在地面上的外力。這種力反饋提供了有關(guān)足部姿勢(shì)和外力的關(guān)鍵信息，從而能夠精確測(cè)量機(jī)器人的重心并提高其自主性。通過準(zhǔn)確評(píng)估這些力，機(jī)器人可以保持平衡并適應(yīng)不同的條件，從而最大限度地提高其操作獨(dú)立性。FUTEK 的 LLB 系列薄型微型按鈕壓力傳感器能夠測(cè)量小尺寸的壓縮力。LLB 系列采用高度定制的應(yīng)變?cè)?，旨在允許在有源傳感器元件周圍進(jìn)行更多應(yīng)變測(cè)量，從而減少離軸負(fù)載的再現(xiàn)性誤差，以及內(nèi)部嵌入的零點(diǎn)平衡和熱補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)出色的傳感器可靠性、準(zhǔn)確性和性能。它提供非常高的固有頻率，從而提供快速響應(yīng)時(shí)間，有利于在動(dòng)態(tài)應(yīng)用中提高精度并縮短循環(huán)時(shí)間，例如人形機(jī)器人的腳底。

5）應(yīng)變波齒輪扭矩傳感器 –肩部、膝蓋、肘部
應(yīng)變波齒輪扭矩傳感器安裝在機(jī)器人的肩膀、膝蓋和肘部以及安裝點(diǎn)之間，可測(cè)量每個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)期間的扭矩輸出。類人機(jī)器人應(yīng)用的好處是：

通過更快的加速和更快的穩(wěn)定時(shí)間，降低機(jī)械臂的慣性并提高動(dòng)態(tài)性能;

在單級(jí)中提供高減速比和非常低的背隙;

增加有效載荷能力并降低電力要求;

重量輕、外形扁平、精度高，可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)反饋;

幾何形狀和設(shè)計(jì)高度靈活。

使用產(chǎn)品

指尖位置: QLA414/QLA424 Nano微型力傳感器

脛骨位置:LCM系列微型力傳感器

手腕、驅(qū)趕、下半身關(guān)節(jié): 6軸力傳感器

腳底位置: LLB 系列按鈕型力傳感器

肩部、膝蓋、肘部位置: 應(yīng)變波齒輪扭矩傳感器