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(yīng)變片式（檢測應(yīng)變或應(yīng)力）、利用壓電元件式（壓電效應(yīng)）及差動變壓器、電容位移計式（用位移計測量負(fù)載產(chǎn)生的位移）。其中，應(yīng)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(fù)載。電阻應(yīng)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(yīng)變片在左、右方向上加力，用導(dǎo)線接到外部電路。

　　在不加力時，電橋上的電阻都是R，當(dāng)加左、右方向力時，電阻應(yīng)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(yīng)用

　　力控制技術(shù)尚未實用化的主要原因：一是現(xiàn)有的機(jī)器人技術(shù)還尚未完全達(dá)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(jī)器人動作和環(huán)境的系統(tǒng)配置及相應(yīng)的通用機(jī)器人語言還有待進(jìn)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(jī)器人控制系統(tǒng)。而現(xiàn)在商品化的機(jī)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(jī)力覺傳感器應(yīng)用于機(jī)器人：

　　三菱電機(jī)發(fā)售了集工業(yè)用機(jī)器人、力覺傳感器和專用程序設(shè)計工具為一體的“MELFA 力覺應(yīng)用程序包”。據(jù)說通過利用該應(yīng)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(yīng)用程序包由垂直多關(guān)節(jié)機(jī)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(yīng)用軟件“RT Toolbox2”附加裝置用工具構(gòu)成。該應(yīng)用程序包的目標(biāo)客戶包羅萬象，不僅包含首次使用機(jī)器人的企業(yè)，還包括已經(jīng)熟練使用機(jī)器人的系統(tǒng)集成公司等。

　　這是軟件應(yīng)用程序包首次搭載力覺傳感器。因為該傳感器能夠檢測機(jī)械手臂上微小的作用力，因此，以往的機(jī)械手難以進(jìn)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(jī)器人作業(yè)的原始數(shù)據(jù)，進(jìn)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(jī)器人用程序，還能推測加工時間、進(jìn)行支援程序漏洞修復(fù)、模擬等工程的RTToolbox2，可大幅減輕編程作業(yè)的負(fù)擔(dān)。

　　只需要按一個按鈕，就能自動設(shè)定力覺傳感器的默認(rèn)值。另外，還可以在專用界面上編輯使用力覺傳感器的機(jī)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(shè)備和生產(chǎn)線的啟動時間比不使用應(yīng)用程序包所需時間縮短80%。如果使用力覺應(yīng)用軟件，還能夠使力覺動作復(fù)雜的程序設(shè)計調(diào)整作業(yè)變得簡單。