六維力傳感器的現(xiàn)狀

六維力傳感器是什么？

　　我們先來認識一下力覺傳感器，力覺傳感器是一類觸覺傳感器，它在機器人和機電一體化設(shè)備中具有廣泛的應用。力和力矩傳感器是用來檢測設(shè)備內(nèi)部力或與外界環(huán)境相互作用力為目的，力不是直接可測量的物理量，力是通過其他物理量間接測量出的。

力傳感器可用作變換器，如應變元件，它可提供一個與變形、亦即作用于接觸點的力成正比的信號。 力覺傳感器可以檢測機器人有關(guān)部件（如手腕、手指）所受外力及轉(zhuǎn)矩，可以控制手腕移動，伺服控制，準確完成作業(yè)。

六維力傳感器是力傳感器中一種新發(fā)展起來的傳感器，能同時轉(zhuǎn)換多維力/力矩信號為電信號，可用于監(jiān)測方向和大小不斷變化的力與力矩和測量加速度或慣性力以及檢測接觸力的大小和作用點。

　　廣義六維力傳感器能夠檢查空間任意力系中的三維正交力（fx、fy、fz）及三維正交力矩（mx、my、mz），由于其測力信息豐富、測量精度高等特點，主要應用在力及力-位控制場合，六維力/力矩傳感器為機器人控制提供力感信息，是智能機器人重要的傳感器。

　　六維力傳感器研究現(xiàn)狀

　　國際上對多維力傳感器的研究是從20世紀70年代初開始的，主要研究單位有美國的DRAPER實驗室、 SRI (Stanford Research Institute，斯坦福研究所)、JPL實驗室、IBM公司和日本的日立公司、東京大學等單位。

　　國內(nèi)對六維力傳感器的研究是在上世紀80年代初期開始的，中科院合肥智能機械研究所于1987 年研制出我國六維腕力傳感器，之后陸續(xù)有哈爾濱工業(yè)大學、華中理工大學、東南大學等單位研制出多種規(guī)格的多維力/力矩傳感器，展現(xiàn)了我國多維力/力矩信息獲取研究領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展態(tài)勢。目前在六維力傳感器研究較多的院校有燕山大學、哈工大，大連理工等。

　　近年，研究熱點更多的關(guān)注在多維力/力矩傳感器的應用領(lǐng)域，如現(xiàn)代工業(yè)機器人怎么樣充分利用多維力/力矩傳感器以及其它感知系統(tǒng)來完成各種環(huán)境下更多更復雜的機器人作業(yè)，使工作更加準確、生產(chǎn)效率更高、成本更低；如將多維力/力矩傳感器利用到工業(yè)機器人自動裝配生產(chǎn)線，結(jié)合更實時更有效的算法，使智能工業(yè)機器人能夠更好的進行精密柔性機械裝配、輪廓跟蹤等作業(yè)。

　　在六維力傳感器研究中，力敏元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計是力傳感器的關(guān)鍵核心問題，因為力敏元件的結(jié)構(gòu)決定力傳感器的性能優(yōu)劣。對此，國際和國內(nèi)許多學者進行了大量的研究工作，提出了多種六維力傳感器結(jié)構(gòu)，如下圖展示：