为机器人提供“人类触觉”的压力传感器
在精密作业过程中,有时需要依靠操作人员的“感觉”进行微小力的调整。爱普生压力传感器包含独有的微压电晶体技术,这是爱普生的专业传感技术之一。该项技术为机器人提供了进行精密作业时不可或缺的“人类触觉”。
1.高灵敏度:能以较高的灵敏度监测到旋转方向以及在测量方向上施加的微小力。
2.高刚性:即使施加力也不易变形(不影响机器人精度)。
3.可用性:可以根据压力传感器所获信息控制机器人。
当压力传感器安装到机器人上时,机器人能够以较高的灵敏度检测到细微的力变化和旋转方向上的扭力变化。根据检测到的信息来控制机器人,使得先前基于人类触觉执行的操作能够由机器人执行。压力传感器为机器人提供了类似人类的感官,是实现复杂工作自动化操作的重要器件。
采用微压电晶体技术实现高灵敏度和高刚性
爱普生要求安装在机器人中的压力传感器必须能够检测到微小的力,并将对机器人精度的影响降至最低。传统的压力传感器通过测量物体被冲压时传感器内部部件的变形量来感知力的变化。当物体被微小力冲压时,变形量较小并会被噪声覆盖。要检测到微小的力,需要一种易于使传感器部件变形的结构,这将导致刚性降低,机器人精度下降。
高灵敏度和高刚性是两个相互矛盾的特性,而在压力传感器中使用爱普生的专用石英晶体器件不仅实现了高灵敏度,也可以实现高刚性。石英是一种单晶,向石英施加压力时会发生电极化,且石英晶体表面会产生电负荷。这种特性被称为压电效应。爱普生的压力传感器包含独有的微压电晶体技术,能够根据小的变形量(高刚性)检测出微小的力(高灵敏度)。爱普生是世界上最大的石英晶体器件制造商,利用与石英晶体相关的技术开发了高精度压力传感器。
因此,爱普生压力传感器是高刚性的,无论是0.1[N]的微小力,还是250[N]的最大冲压力,都能够进行高度精确的检测。此外,对机器人的控制可以使用不损害其精度的高刚性压力传感器数值,从而使得这些压力传感器成为机器人的最佳选择。
爱普生在SCARA机器人和六轴机器人中安装压力传感器,并在爱普生工厂的使用过程中不断进行改进。配备了压力传感器的机器人可用于接触、表面匹配、探测、仿形和冲压等精密作业。
• 接触:检测与工件的接触情况
• 表面匹配:将工件与目标表面匹配
• 探测:查找目标上的孔或高度差
• 仿形:沿物体表面移动
• 冲压:用所需的力冲压工件
将这些基本操作结合起来,就有可能实现与人类相同的操作水准。例如,将接触、仿形和冲压操作相结合能够确保机器人在倾斜方向上拧紧微型螺丝。接触和仿形操作可以帮助机器人对准装配方向和位置。此外,表面匹配和冲压操作有助于组装与倾斜啮合表面存在较窄间隙的齿轮。
爱普生控制器RC+,集成工业机器人与压力传感器
作为集成爱普生机器人技术和传感技术的软件,爱普生RC+能够通过简便的操作实现传感器和机器人的链接。该软件可以从机器人的开发环境中获得压力传感器信息,从而省去连接传感器和机器人以及构建开发环境所需的时间,使应用程序开发顺利启动。
爱普生RC+软件中的模拟器无需使用实际的机器人或压力传感器便可对机器人运动状态、机器人对周围区域的干扰等问题展开研究。此外,操作员可以使用爱普生机器人内置的演示功能,观看操作步骤。操作步骤的演示不仅可以在PC上进行,也可以在作业现场进行,从而使应用程序开发能够在短时间内完成。
使用压力传感器解决生产问题
压力传感器可以通过自动化方式完成许多人类的工作,量化人类无法区分的细微的力和扭矩变化,并且检测生产中的异常情况,防止不合格产品进入下一道工序,同时对力和扭矩进行记录和监测,使系统始终处于最佳状态。
将以前只能由人工完成的工作转变为自动化作业,是解决制造业面临的各种问题(如劳动力短缺和技术传承)的有效措施。此外,将视觉传感器与压力传感器相结合,扩大了自动化的范围。为机器人配备类似于人的“眼睛”和“手”,使它们能够在插入扁平电缆或其他软电线等操作中代替人类,此类应用一直以来都是一种挑战。
未来,爱普生将继续扩大工业机器人的应用,利用压力传感技术实现自动化操作,完成传统生产线难以完成的高精度工作,提高产能。