在需要高精度和控制的機械臂應(yīng)用中,即手術(shù)機器人,工程師可以利用應(yīng)變波齒輪(又名諧波應(yīng)變波驅(qū)動)來提高機器人的性能。
應(yīng)變波傳動在機械臂應(yīng)用中的優(yōu)勢:
(1)通過更快的加速和更快的穩(wěn)定時間,降低機械臂的慣性并提高動態(tài)性能;
(2)在單級中提供高減速比和非常低的背隙;
(3)增加有效載荷能力并降低功率需求;
(4)FUTEK 的扭矩工程團隊在為任何使用應(yīng)變波齒輪技術(shù)的機器人應(yīng)用定制薄型、高精度應(yīng)變波諧波齒輪扭矩傳感器方面擁有深厚的專業(yè)知識。
應(yīng)變波諧波齒輪力扭矩傳感器在機械臂應(yīng)用中的優(yōu)勢:
(1)支持低功耗運動控制;
(2)用于閉環(huán)反饋的輕量級、薄型和高精度功能;
(3)幾何形狀和設(shè)計的高度靈活性;
(4)可以分布在機械臂關(guān)節(jié)上,從而降低了整體轉(zhuǎn)動慣量,并降低了機械臂的整體功耗。
六自由度傳感器的替代品
應(yīng)變波諧波齒輪傳感器還具有獨特的功能,使其成為某些類型的高精度機械臂應(yīng)用(如微創(chuàng)機器人手術(shù))的六軸力矩傳感器的替代解決方案。
例如,在一些腹腔鏡手術(shù)過程中,外科醫(yī)生必須在機器人手臂移動時保持末端執(zhí)行器(腹腔內(nèi)的器械)的位置。僅使用6個自由度傳感器很難進行這種操作,因為需要對每個關(guān)節(jié)進行扭矩測量,以便根據(jù)每個關(guān)節(jié)扭矩的輸出正確計算等效力的方向和大小。
使用應(yīng)變波諧波齒輪傳感器替代6自由度傳感器的其他優(yōu)點:
(1)實施成本更低,因為扭矩測量只能針對選定的接頭實施;
(2)每個關(guān)節(jié)的單通道大大降低了學(xué)習(xí)曲線和隱性實施成本;
(3)維護成本更低,維修更方便,因為一個傳感器可以在不拆卸其他傳感器的情況下進行維修或更換;
(4)6自由度方案繼承的傳統(tǒng)串擾幾乎被淘汰;
(5)嵌入式電子設(shè)備(模擬、SPI 等)定制幾何形狀的靈活性;
(6)靈活的電子設(shè)備,以嵌入故障檢測并增加冗余;
(7)重量輕 - 每個關(guān)節(jié)扭矩傳感器重約 30 克(包括電纜),而傳統(tǒng)的 6 DoF F/T 傳感器重約 ~400 克;
(8)高溫穩(wěn)定性;
(9)出色的線性度和可重復(fù)性規(guī)格;
(10)更多可用數(shù)據(jù),每個關(guān)節(jié)處的獨立傳感器具有更高的分辨率;
(11)大孔徑/孔/內(nèi)徑 – 更易于通過接線和工具。
對協(xié)作機器人(又名協(xié)作機器人)的需求正在快速增長,因為它是解決嚴重勞動力短缺的可行解決方案,這種短缺給供應(yīng)鏈帶來壓力并阻礙經(jīng)濟增長。然而,協(xié)作機器人也必須與人類一起安全地工作。 FUTEK 的工程師開發(fā)了一種協(xié)作式機器人扭矩傳感器,可在人機協(xié)作中提供功能安全性,同時提高精度和速度。
FUTEK 的諧波齒輪扭矩傳感器可以定制,以符合 ISO13849 標準的功能安全要求。
工作原理
(1)應(yīng)變波齒輪扭矩傳感器安裝在機械臂應(yīng)變波齒輪箱及其安裝點之間。
(2)扭矩傳感器測量手臂運動過程中輸出的扭矩,然后由IAA系列,IDA100放大器或QIA多通道SPI數(shù)字輸出放大。
(3)然后將放大的信號發(fā)送到PLC或機械臂控制器,提供高精度扭矩反饋并允許閉合控制回路系統(tǒng)。
(4)此外,使用 IDA100,可以監(jiān)控傳感器的放大輸出,并使用 FUTEK 的 SENSIT? 軟件以數(shù)字方式調(diào)整模擬放大器設(shè)置。
使用中的產(chǎn)品
輕質(zhì)、薄型、高精度應(yīng)變波齒輪扭矩傳感器,與 IAA 系列模擬放大器、IDA100 信號調(diào)理器或 QIA125 多通道 SPI 數(shù)字輸出配對。
相關(guān)六軸力扭矩傳感器型號:QLA414、QMA142等。