Force/Torque Sensor
- 又稱: F/T Sensor, Wrist Sensor
- 類別: Sensing › Contact & force
- 標籤: sensors, manipulation
量測力與力矩、用於順應式機器人操作的感測器。
定義
力/力矩（F/T）感測器量測施加在機器人上的力與力矩，通常裝在腕部。能實現力控制操作、接觸偵測與順應行為。是安全人機互動不可或缺的元件。
為何重要
力/力矩感測器量測施加在機器人腕部的力與力矩，通常涵蓋全部六個軸。它賦予機器人單靠位置控制無法提供的觸覺，也正是它讓大量接觸的工作變得可行：插銷、拋光表面或轉動螺絲，都需要調節的是力而不是位置。沒有它，以位置控制的手臂遇到意外的障礙物時，只會越推越用力，直到某樣東西讓步為止。
主要應用
- 組裝與插入，在配合過程中調節接觸力
- 以固定壓力進行拋光、砂磨與去毛邊等表面加工
- 手動引導，讓操作人員推動工具來移動手臂
- 協作單元中的碰撞偵測與安全停止
- 在腕部秤重與確認負載
- 大量接觸操作與觸覺控制的研究
實際應用
在腕部與工具之間安裝一個六軸感測器，是組裝與拋光單元的標準配置，它的資料送進阻抗或導納控制器，讓手臂表現得彷彿具有順應性。實務上的困難是真實存在的：感測器量測到所有的東西，包括手臂改變方向時工具本身的重量，所以重力補償不可或缺，而且讀數會隨溫度漂移。替代做法是從關節電流估算力，這不需額外成本，但粗略得多，而且只適用於可回驅的關節。
常見誤解
- 它只量測向下的力：六軸感測器會回報三個力與三個力矩
- 讀數可以直接使用：工具重量、重力與溫度漂移都需要先補償
- 它可以取代觸覺感測：它量測的是腕部的總負荷，而不是分布在指尖上的接觸
- 馬達電流估算與它等效：電流估算便宜得多，但也粗略得多，而且在不可回驅的關節上無法運作
誰需要了解
- 任何將組裝、插入或表面加工自動化的人
- 在專用感測器與以電流為基礎的估算之間做決定的工程師
- 撰寫阻抗控制或導納控制的開發者
- 想了解為何單靠位置控制無法處理接觸的學生
- 任何發現力的讀數會隨手臂姿態改變而偏移的人
相關技術
- 應變規
- 阻抗控制
- 導納控制
- 觸覺感測器
- 荷重元
- 順應運動
- 協作機器人（cobot）
- 觸覺回饋
相關術語
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