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浅谈多轴测力传感器的应用

2023-08-02 13:54 作者:秒懂称重传感器  | 我要投稿

力传感器是一种传感器,它可以测量物体所受的力,包括拉力、推力、扭矩等力。它可以测量物体所受的多种力,包括重力、空气力、推力、拉力、扭矩等,同时可以测量多轴的力。力传感器可以测量多个轴的力,例如X,Y,Z轴,也可以测量更多轴的力。


什么是多轴力传感器?

多轴力传感器是一种用于测量多个不同轴向上的力和力矩的传感器。它通常是一种微型传感器,可以测量和记录物体受到的各种力的大小和方向,可以在多个不同的轴向上测量力,可以提供精确的数据。多轴力传感器可以用于汽车行业,机器人技术,航空航天,制造业,测试和测量,以及其他诸如加工,塑料注射成型,装配,检测,计算机加工,电子制造和机械制造等领域。


多维力传感器指的是一种能够同时测量两个方向以上力及力矩分量的力传感器,在笛卡尔坐标系中力和力矩可以各自分解为三个分量,因此,多维力最完整的形式是六维力/力矩传感器,即能够同时测量三个力分量和三个力矩分量的传感器,广泛使用的多维力传感器就是这种传感器。


多轴力传感器工作原理:

多轴力传感器是一种综合性的传感器,可以测量多种指标,如力、加速度、速度、位移和应变。它的基本原理是,压电片和磁铁结合在一起,当外力作用在压电片上时,压电片会发生电位变化,磁铁会产生电磁场,通过检测电场的强度可以得出外力的大小。根据外力的不同方向,多轴力传感器可以测量X轴、Y轴和Z轴三个方向的力应变值,从而实现对力大小及方向的测量。


多维力传感器优点:

多维力传感器与单轴力传感器比较,除了要解决对所测力分量敏感的单调性和一致性问题外,还要解决因结构加工和工艺误差引起的维间(轴间)干扰问题、动静态标定问题以及矢量运算中的解耦算法和电路实现等。目前已经彻底解决了多维力传感器研究中的科学问题,如弹性体的结构设计、力学性能评估、矢量解耦算法等,也掌握了核心制造技术,具有从宏观机械到微机械的设计加工能力。产品覆盖了二维到六维的全系列多维传感器,量程范围从几百克力到几十吨,并获得弹性体结构和矢量解耦电路等方面多项专利技术。


多维力传感器应用:

多维力传感器广泛应用于机器人手指、手爪研究;机器人外科手术研究;指力研究;牙齿研究;力反馈;刹车检测;精密装配、切削;复原研究;整形外科研究;产品测试;触觉反馈;示教学习。行业覆盖了机器人、汽车制造、自动化流水线装配、生物力学、航空航天、轻纺工业等领域。


多轴力传感器的应用:

多轴力传感器应用广泛,主要用于测量物体在力矩方面的表现,可用于汽车行业、航空航天、机械制造、机器人、医疗机械等多个领域,以及力学实验、密集研究等。

1:在汽车行业,多轴力传感器可用于测量悬挂系统的变形情况,从而进行车辆性能检测;

2:在航空航天领域,多轴力传感器可用于测量火箭发射时的力矩,从而确保发射稳定;

3:在机械制造中,多轴力传感器可用于测量重型机械设备的力矩,以确保其正常运行;

4:在机器人领域,多轴力传感器可用于测量机器人的运动状态,从而实现机器人的自动控制;

5:在医疗机械领域,多轴力传感器可用于测量医疗机械设备的精确位置,从而实现更精确的手术操作;

6:在力学实验中,多轴力传感器可用于测量模型材料受力情况,从而获取有效的参数;

7:在密集研究中,多轴力传感器可用于测量物体受力情况,以便获取更精确的数据。


多轴测力传感器的应用

说起多轴测力传感器,知道的人并不多。不过,很多人都在电视里看到过汽车碰撞实验,通过碰撞模拟人传感器的输出信号来评判汽车的安全性能。可以这么说,没有了多轴测力传感器,碰撞模拟人仅能充当橱窗里的模特,而不能真正发挥作用。


在汽车安全实验室里,通常汽车厂家会进行安全性能的实验,让模拟人坐在汽车里,有意地发生碰撞,之后检测模拟人各个部位的加速度、载荷和变形,从而评定出汽车的安全等级。

模拟人大多采用金属与塑料制作,不仅具有和真人一样的外形,还有复杂的脊柱、肋骨和合成肌肉。最重要的是,模拟人身体上遍布着各种各样的多轴测力传感器,为技术人员分析汽车在碰撞瞬间的各项技术数据。一般来说,多轴测力传感器就通过安装在汽车碰撞模拟人的颈部、手部、腿部等不同部位上。

颈部受一定程度的力就会断,大腿受猛烈撞击会骨折等。对测力传感器采集到的各种受力数据以及假人的‘伤情’进行分析,汽车厂家就能据此评定出安全性能等级。

此外,目前,有国内团队将多轴测力传感器技术应用到机器人行业,提升了机器人的智能水平。


机器人怎么才能更聪明,一是有视觉,二是有触觉。目前,95%的机器人都有所谓的视觉,如果加了多轴测力传感器,让机器人的手有感知,这样就能大大增强机器人的智能。

另外,多轴测力传感器还能用到诸如普通金属件打磨这类附加值不高的工业场合,例如对有触觉的机器人需求比较大的就是打磨工作。在打磨工作中,粉尘对人体有害,工作强度大且安全事故频发。目前,有国内团队也正打算用多轴测力传感器开发智能磨头,让机器人替代人工打磨,从而让更多的企业用上它。

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