发表于:2003-08-04 11:29:00
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多维力传感器介绍
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,目前广泛使用的多维力传感器就是这种传感器。在某些场合,不需要测量完整的六个力和力矩分量而只需要测量其中某几个分量,因此,就有了二、三、四、五维的多维力传感器,其中每一种传感器都可能包含有多种组合形式。
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。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,需要从宏观机械到微机械的设计加工能力。
多维力传感器最早是美欧开始研究的,由于机器人领域应用的需要发展起来的,现在多维力传感器产品已经覆盖了二维到六维传感器,量程范围从几百克力到几十吨,总体上实现了系列化。目前具我个人所知,有美国AMTI,ATI, 瑞士Kriste,德国GMBH,日立等公司,大学研究所研究的不计其数;新品种新应用领域层出不穷,主要是机器人研究和军工项目(如空间舱、飞机、舰艇、导弹、坦克)所推动的,国外用的基本上是前几家公司的,我国80年代初搞机器认时开始跟踪研究;应该来说基本应用技术上基本没有障碍,在产品全系列化上尚有一点差距,改造自动化装备需要用力反馈信息的需求不迫切以及多维力传感器价格相对昂贵等因素,市场推广缓慢。
多维力传感器从材质和制作原理上分:应变式(箔式和半导体式)、压电式(石英、压电复合材料等)、光纤应变式、厚膜陶瓷式、MEMS式(含压电和应变),成熟的市场化产品只有前两类。
多维力传感器目前应用于机器人手指、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。
附:唠唠叨叨这半天,大家如果觉得进一步了解,我可以就指标、问题谈一谈;记住:如果需要多维力传感器,请找我!