FUTEK应变波谐波齿轮扭矩传感器在机械臂应用实例

      在需要高精度和控制的机械臂应用中，即手术机器人，工程师可以利用应变波齿轮（又名谐波应变波驱动）来提高机器人的性能。

应变波传动在机械臂应用中的优势：

      (1)通过更快的加速和更快的稳定时间，降低机械臂的惯性并提高动态性能;

      (2)在单级中提供高减速比和非常低的背隙;

      (3)增加有效载荷能力并降低功率需求;

      (4)FUTEK 的扭矩工程团队在为任何使用应变波齿轮技术的机器人应用定制薄型、高精度应变波谐波齿轮扭矩传感器方面拥有深厚的专业知识。

应变波谐波齿轮力扭矩传感器在机械臂应用中的优势：

      (1)支持低功耗运动控制;

      (2)用于闭环反馈的轻量级、薄型和高精度功能;

      (3)几何形状和设计的高度灵活性;

      (4)可以分布在机械臂关节上，从而降低了整体转动惯量，并降低了机械臂的整体功耗。

六自由度传感器的替代品

      应变波谐波齿轮传感器还具有独特的功能，使其成为某些类型的高精度机械臂应用（如微创机器人手术）的六轴力矩传感器的替代解决方案。

      例如，在一些腹腔镜手术过程中，外科医生必须在机器人手臂移动时保持末端执行器（腹腔内的器械）的位置。仅使用6个自由度传感器很难进行这种操作，因为需要对每个关节进行扭矩测量，以便根据每个关节扭矩的输出正确计算等效力的方向和大小。

使用应变波谐波齿轮传感器替代6自由度传感器的其他优点：

      (1)实施成本更低，因为扭矩测量只能针对选定的接头实施；

      (2)每个关节的单通道大大降低了学习曲线和隐性实施成本；

      (3)维护成本更低，维修更方便，因为一个传感器可以在不拆卸其他传感器的情况下进行维修或更换；

      (4)6自由度方案继承的传统串扰几乎被淘汰；

      (5)嵌入式电子设备（模拟、SPI 等）定制几何形状的灵活性；

      (6)灵活的电子设备，以嵌入故障检测并增加冗余；

      (7)重量轻 - 每个关节扭矩传感器重约 30 克（包括电缆），而传统的 6 DoF F/T 传感器重约 ~400 克；

      (8)高温稳定性；

      (9)出色的线性度和可重复性规格；

      (10)更多可用数据，每个关节处的独立传感器具有更高的分辨率；

      (11)大孔径/孔/内径 – 更易于通过接线和工具。

      对协作机器人（又名协作机器人）的需求正在快速增长，因为它是解决严重劳动力短缺的可行解决方案，这种短缺给供应链带来压力并阻碍经济增长。然而，协作机器人也必须与人类一起安全地工作。 FUTEK 的工程师开发了一种协作式机器人扭矩传感器，可在人机协作中提供功能安全性，同时提高精度和速度。

      FUTEK 的谐波齿轮扭矩传感器可以定制，以符合 ISO13849 标准的功能安全要求。

工作原理

      (1)应变波齿轮扭矩传感器安装在机械臂应变波齿轮箱及其安装点之间。

      (2)扭矩传感器测量手臂运动过程中输出的扭矩，然后由IAA系列，IDA100放大器或QIA多通道SPI数字输出放大。

      (3)然后将放大的信号发送到PLC或机械臂控制器，提供高精度扭矩反馈并允许闭合控制回路系统。

      (4)此外，使用 IDA100，可以监控传感器的放大输出，并使用 FUTEK 的 SENSIT™ 软件以数字方式调整模拟放大器设置。

使用中的产品

      轻质、薄型、高精度应变波齿轮扭矩传感器，与 IAA 系列模拟放大器、IDA100 信号调理器或 QIA125 多通道 SPI 数字输出配对。

      相关六轴力扭矩传感器型号：QLA414、QMA142等。