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多年來,工業機器人並不能監測他們周圍的環境。隨著越來越多各種不同的傳感器引入到機器人上,他們現在能「感覺」到他們正在處理什麼、能「看」到他們在做什麼或誰在他們周圍。然而,跟視覺系統相比,力感測就沒那麼受歡迎了,盡管它跟視覺一樣有用,甚至有時候用處更大。視覺系統功能強大,但它並不能解決所有的問題,並且價格昂貴,下面就讓我們來看看,在哪些應用中,力傳感器可以完爆視覺系統,讓你省錢又實用。
力感測可以通過機械臂上內嵌的力傳感器獲得,目前市場上的大部分協作機器人已經具備。我已經在優傲機器人上內嵌了力反饋回路,它們能做到我想要的事情。使用內置力傳感器的唯一缺點是,你沒有一個精度相同的設備可以把力「讀」出來。大多是內置力傳感器都是通過讀取機器人的電流來測量力的。當然,有些力傳感器採用的是其他方式,例如根據材料變形來確定施加在上面的力的大小。
1. 恒力
力矩傳感器首次製造出來,是用於打磨、拋光等應用。由於這些應用都很難做到自動化,因為機器人需要某些力反饋來確定它推動的力夠不夠。
通過在程序中引入力反饋回路,你可以很輕易地讓這些應用做到自動化,做到製造流程的一致性。在這種情況下,你就需要使用一個外部裝置,而不是機器人製造商提供的嵌入式解決方案。
2. 目標定位
我們經常接觸到一些客戶,他們通常認為,零部件定位和定量的唯一方法是使用視覺傳感器。但實際上這不是唯一的解決方案。不可否認,視覺系統是零部件定位或量化的好方式,但採用力傳感器來尋找和檢測零部件也是可行的。確定他們在X-Y平面上的位置是一回事,確定他們所處的高度又是另一回事。實際上,要做到這一點,需要一套3D視覺系統。如果是一堆物體,你不需要知道整堆物體的確切樹良,只需要每次去那堆物體里找就可以了。機器人只需確定那堆物體的高度,然後不斷調整其抓取高度就可以了。
另一種使用力傳感器的搜尋功能是傳感器的「自由模式」。這有可能是未能充分利用FT傳感器的參數。「自由模式」或「零重力」模式將讓您「解放」機器人的軸,這將使它能夠提高其合規性。例如,如果你想在一台數控機床上擰緊一個零件,你可以解放2個軸讓零件能完美地合上,同時還保持著一定的抓力。這就使得力全部作用在零部件的中心,不會有額外的力作用在機器人的軸上。
3. 重復力
如果你正在考慮使用機器人做裝配任務,你希望機器人能夠一遍又一遍重復同樣的任務。然而,裝配任務很難做到自動化的原因之一,就是他們需要操作員進行力檢測。通過引入FT傳感器,你可以感受到裝配過程中施加的外力。
機器人在給手機裝上電池時,需要施加非常精確的力量。由於這些部件很容易損壞,要想完好無損地組裝起來確實很困難。這就是為什麼要設置一個很低的力閾值,以防止部件錯位和損壞。
4. 稱量東西
上圖的應用是把橙色和藍色的冰球分開。然而,我們採用的方式卻跟它們的顏色沒有任何關係。實際上,跟他們的重量有關。橙色冰球比藍色冰球重一些,根據重量的不同,傳感器可以將它們區分開來。
這還可用於區分外形相似的不同零部件。然而,在現實生活中,知道你的抓手里是否有正確的物體,或物體是否已經掉落,是非常有幫助的,它在你的生產流程中可以真正幫到你。力矩傳感器可以很容易地做到這一點。
5. 手動引導
大部分協作機器人都是通過使用內置FT傳感器來做到手動引導的,但傳統的工業機器人並沒有內置這種類型的傳感器。這就是為什麼你的傳統工業機器人需要一個FT傳感器。有了它,你就可以手動引導示教機器人,而不需要使用示教器。只要一個FT傳感器,就可以通過設定機器人的起點和終點,以及中間的線性軌跡,完成機器人的示教。
正如你所看到的,力反饋非常有用,可以應用到很多不同的應用中。可以分析一下你的工作流程,看看是否可以使用力傳感器替代視覺系統。大部分時候,力傳感器更容易集成,不需要集成商,你自己就能完成。