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机器人使用的力传感器如何工作?

2021-06-25浏览次数:214
力传感器在机器人研究中的应用非常广泛,但是,它们是如何工作的呢?各种类型之间有什么区别呢?在这篇文章中,我们分解了这项核心机器人技术并深入了解。

机器人使用的力传感器

机器人使用的力传感器如何工作?


1、基本选项:简单的压力传感器

最基本的力传感器是一个简单的力敏电阻器,是机械压力传感器。力传感器和压力传感器是同一概念的两个方面,因为压力是面积上的力。最大的区别在于压力是标量,而力是矢量。力敏电阻器只能检测施加在一个点和一个方向上的单轴力。它们在业余爱好机器人中被大量使用,一个主要原因是:它们非常便宜。

2、流行的选择:应变片力传感器

在机器人研究中很大一部分传感器都使用应变片。应变片使用一个简单的原理——柔性导电箔的电阻在应变时会发生变化。这种电阻变化通常使用惠斯通电桥测量,这是一种高精度模拟电路,可以设置为产生与电阻变化成正比的模拟电压。然后可以使用电子设备轻松读取电压。

应变片 6 轴力扭矩传感器的工作原理:


当用于力传感器时,应变片连接到具有已知机械特性的材料上,例如钢。当对材料施加力时,它会弹性变形。应变片用于通过检测材料的电阻变化来测量材料变形的程度。为了使用这些信息来找到力,我们只使用简单的材料理论。计算的变形乘以材料横截面积的杨氏模量(这两个都是常数)以计算力。很简单吧?

对于6轴力扭矩传感器,原理完全一样。六个应变片(或通常更多)连接到金属条的“车轮”上,每个条作为车轮的辐条。每个杆都连接到传感器的背板和前板。通常,三个金属条的排列有点像奔驰的标志。电子设备位于中心,用于测量和处理应变片的输出。