了解六轴力/六维力扭矩传感器

力有三个测量范围：X轴力是纵向测量范围，Y轴力是垂直测量范围，Z轴力是横向测量范围。扭矩也有三个测量范围。X轴扭矩围绕纵轴测量，Y轴力围绕垂直轴测量，Z轴力围绕横向轴测量。六轴力/六维力扭矩传感器可测量全部六个组成部分力和扭矩的：垂直力、横向力和纵向力以及外倾角、转向和扭矩运动。

六轴力和扭矩传感器提供模拟电流环路、模拟电压电平、频率、脉冲、开关和继电器等电气输出。通常，模拟电流环路为0–20mA或4–20mA。大多数模拟电压输出为0–10V或 ± 5 V。频率和脉冲信号包括调幅（AM）、调频（FM）和脉宽调制（PWM）。对于开关或继电器输出，触点根据被监控变量的状态打开或关闭。通常，六轴力和扭矩传感器用于应变片、压电器件和光学仪器。

规格

一个完整的F/T系统由一个经过校准的传感器/传感器和一个系统接口组成。该传感器测量在X、Y和Z轴上的力和力矩。系统接口为用户的系统提供信号调节和通信。一些传感器已经将接口电子设备集成到机身中，而另一些传感器则需要外部硬件，因此必须指定一个传感器、校准和系统接口。

六轴力/六维力扭矩传感器的一般规格包括传感器高度、传感器重量和传感技术。通常，传感器高度以英寸或毫米为单位，传感器重量以磅或克为单位。对于六轴力和扭矩传感器，有三种基本类型的传感技术：应变片、压电和光学。使用应变片器件，应变敏感的可变电阻器粘合到结构的一部分上，在进行测量时会变形。通常，应变片用作惠斯通电桥电路中的测量元件。对于压电器件，压缩压电材料会产生由电荷放大器测量的电荷。光学设备使用光电二极管或其他光纤技术来检测光功率并将其转换为电能。

选择六轴力和扭矩传感器

选择六轴力/六维力扭矩传感器需要分析力和扭矩要求，此外还需要考虑的力测量精度、扭矩测量精度、工作温度、冲击额定值和振动额定值。通常，力和扭矩精度测量值以六轴力和扭矩传感器的百分比表示。冲击和振动额定值通常是最大值。

1. 产品选择基于：负载量级、尺寸要求、IP等级（环境因素）、精度和分辨率

2. 产品标定校准：需考虑将应用于传感器的最坏情况下的力矩负载。当选择正确的传感器和校准范围时，力矩容量通常是决定因素。在机器人应用中，最坏情况下的力矩载荷通常是由机器人末端执行器的加速度引起的动态载荷。因为速度/功率设置通常决定了最大加速度，因此我们必须考虑机器人的速度/功率设置。

3. 系统接口：在数据收集方面，大多数研究人员使用DAQ F/T接口，它提供的模拟信号，可以与许多现成的数据采集设备进行读取和同步。一般来说，F/T接口的工作速度比机器人系统更快。一些用户在提到任何快速通信或主动力控制系统时，通俗地称为“实时”。在实时系统中使用ATI传感器最常见的方法：EtherCAT、EtherNAT。

应用

六轴力/六维力扭矩传感器可广泛用于监控机器人手部运动以及风动力学实验等，比如在工业装配和制造领域里，机器人需要一些外部输入来知道如何改变其自适应运动的过程以适应系统内不断变化的参数，包括零件装配、打磨和抛光以及去毛刺。

通过添加力和扭矩传感器，机器人可以“感觉”他们正在处理的任务，使它们在制造过程中更加通用。例如螺丝锁附、零件套接等。

使用六维力传感控制电机中的扭矩值，因为具备扭矩过载功能，可在发生碰撞时触发I/O机器人停止移动，这使得机器人可以减少防护围栏，提升有效工作空间，并保证工人工作的安全性。用户还可以对机器人进行编程，使其在日常工作中根据某些力值改变动作。配备六轴力/六维力扭矩传感器的机器人的常见应用通常还包括定位放置、打磨、研磨、抛光、去毛刺、机器维护等任务。