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力传感和力控制正日益成为机器人解决方案的重要组成部分。这主要是由于机器人被用于更多的非结构化环境，需要执行要求更高的任务，并应能够与人类协作者共存。协作机器人（或简称 Cobots）市场的增长已经表明，对此类灵敏机器人的需求日益增长。力灵敏度可通过关节扭矩传感器、触觉皮肤或臂端工具（通过手腕力矩（FT）传感器）来实现，Cobots 通常至少配备其中一种传感器。除机器人外，FT 传感器和力控制也可用于工业机器人，从而改进流程自动化方式。
传统的工业机器人是为重复性和精确性而优化的优秀机器。由于刚度高，它们可以高速、可靠地重复完成相同的动作。然而，这些机器人在设计上并不具备良好的灵活性和适应性，这意味着它们需要大量的重复操作才能实现成本效益，而且运动编程也很复杂。
但是，通过力控制，这些机器人也可以实现自适应。力控制是指在反馈回路中使用力矩传感器（也称称重传感器）的输出来改变机器人的运动，以实现某种行为而非固定轨迹。这种行为可以是在施加所需力的同时遵循先前未知的形状。从本质上讲，力控制就是调节机器人操纵器与环境之间物理交互的接触力。一种常见的力控制方法是导纳控制，它将力/力矩测量与机器人的位置或速度控制指令相关联。大多数机器人品牌（可选择）将其集成到控制器中，以便在关节空间和末端执行器任务空间轻松安装力矩传感器。
根据设计，工业机械手只能完成有限的任务，这些任务依赖于位置控制和预定轨迹。通过使用力控制，可以释放新的机器人技能，完成以前不可能完成的任务，如在复杂表面上抛光、装配公差要求严格的精密部件，或在开放环境中执行交互任务。
安装在机器人手腕上的 六轴力扭矩传感器是实现力控制的一种简单而经济的方法，实施时间短。尤其是带有集成电子元件的传感器，安装简单，可直接连接到机器人的通信总线或控制器。传感器坚固耐用、结构紧凑、刚度高，可用于各种应用，即使不直接使用，也可将其固定在机器人上。
使用的灵活性和安装的简便性很快就能带来积极的投资回报（ROI）。除了将打磨等劳动密集型和不健康的工作自动化外，还可以创建更一致的流程，同时进行监控！
使用完整的 6 轴力矩传感器可提高灵活性。在特定应用中，并非所有轴都需要同时使用。例如，当机器人对表面进行抛光时，垂直于工具的力及其与表面的对齐情况由力控制进行调节。在其他方向上，机器人则遵循编程或记录的位置轨迹。因此，在许多应用中，都会使用力/位置混合控制。不过，可以对所有方向上的加工力进行监控，以避免制造误差，实现一致的表面加工质量。
并非每个机器人都能成为与人类协作的 cobot，但它们可以通过力传感提高对复杂多变环境的适应性，并对干扰和不确定性做出反应。它能够检测工具路径上的接触点，并提供一种直观的方法来教导新的和调整预编程的航点。
当然，采用力矩传感器提高机器人的适应性也有其局限性，在计划通过力控制实现流程自动化时应加以考虑。力控制是一种反应式控制方法，机器人必须做出足够快的物理反应，以减少力误差。尤其是在处理坚硬介质时，力峰值会很快出现。由于质量和扭矩有限，机器人手臂只能获得有限的加速度。在应用中，可以通过降低工具速度来减少力峰值，这样机器人就能及时做出反应。因此，必须区分需要力控制并减慢速度的运动序列和无接触的高速运动序列，以实现优化的应用速度。
力控制是一个大课题，通常被认为相当复杂，阻碍了项目的实现。但我们认为不应该是这样的，我们相信有一天力控制会像传统的位置控制应用一样易于集成。幸运的是，目前已有许多机器人品牌的力控制软件包可用于简化集成。
也许您没有意识到，人类执行的大多数任务都依赖于我们的力感。由于机器人需要复制这些任务，因此它们也需要类似的触觉。下面列出了一些受益于力扭矩传感器和力控制的常见应用。
材料去除、抛光、去毛刺或去毛刺等表面处理应用是制造业中最脏最累的工作。通过使用力矩传感器和直接力控制，可以轻松实现这些高难度工序的自动化。即使是复杂的形状，传感器反馈也能提供所需的灵活性和适应性，并实现始终如一的高表面质量。因此，机器人精加工：
- 通过一致和可控的施力确保更好的产品质量；
-解决高技能工人短缺的问题；
-降低受伤风险；
-实现更快的精加工；
-减少精加工应用对耗材的磨损。
即使公差很小，传感机器人也能以可重复的方式执行装配过程。通过在插入过程中使用力反馈，可以提高这项任务的灵活性、可靠性和坚固性。插入时的力可以恰到好处，从而避免损坏部件，减少生产线的停机时间。
- 无需昂贵的测试台或高公差装配台；
- 不会损坏高公差刚性金属零件的表面；
- 装配质量可控。
由于需要编码，机器人编程既费时又复杂。通过集成一种直观、简便的方法来记录航点和示教位置，可增加生产的灵活性。这样可以减少编程工作量，只需重复几个循环即可完成自动化任务。在腕部添加力矩传感器，使机器人具有高精度和高可靠性的安全性和协作性。
- 编程时间从几小时缩短到几秒钟
- 直观编程--无需代码
- 通过重新编程和快速纠正任何错误实现灵活性
远程操控（医疗）机器人和康复设备对力扭矩传感器的要求最高。这些传感器需要较高的信号带宽，同时还要精确、灵敏，以便在机器人本身或远程设备上实现高保真力渲染。传感器需要结构紧凑、重量轻，可直接集成到结构中。
- 降低医疗风险
- 病人的安全感
- 缩短病人的康复时间
- 降低每次手术的成本
此外，力控制通常与其他传感器一起用于产品测试、过程监控和物体识别。
机器人需要更智能、更灵活、更安全，这正是力控制所要应对的挑战。后者对于机器人系统在开放式环境中实现类似人类的鲁棒性和多功能行为、在不可预见的情况下提供智能响应以及增强人与机器人的交互起着根本性的作用。
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