在需要高精度和控制的機(jī)械臂應(yīng)用中，即手術(shù)機(jī)器人，工程師可以利用應(yīng)變波齒輪（又名諧波應(yīng)變波驅(qū)動(dòng)）來(lái)提高機(jī)器人的性能。

應(yīng)變波傳動(dòng)在機(jī)械臂應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)：

      (1)通過(guò)更快的加速和更快的穩(wěn)定時(shí)間，降低機(jī)械臂的慣性并提高動(dòng)態(tài)性能;

      (2)在單級(jí)中提供高減速比和非常低的背隙;

      (3)增加有效載荷能力并降低功率需求;

      (4)FUTEK 的扭矩工程團(tuán)隊(duì)在為任何使用應(yīng)變波齒輪技術(shù)的機(jī)器人應(yīng)用定制薄型、高精度應(yīng)變波諧波齒輪扭矩傳感器方面擁有深厚的專業(yè)知識(shí)。

應(yīng)變波諧波齒輪力扭矩傳感器在機(jī)械臂應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)：

      (1)支持低功耗運(yùn)動(dòng)控制;

      (2)用于閉環(huán)反饋的輕量級(jí)、薄型和高精度功能;

      (3)幾何形狀和設(shè)計(jì)的高度靈活性;

      (4)可以分布在機(jī)械臂關(guān)節(jié)上，從而降低了整體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并降低了機(jī)械臂的整體功耗。

六自由度傳感器的替代品

      應(yīng)變波諧波齒輪傳感器還具有獨(dú)特的功能，使其成為某些類型的高精度機(jī)械臂應(yīng)用（如微創(chuàng)機(jī)器人手術(shù)）的六軸力矩傳感器的替代解決方案。

      例如，在一些腹腔鏡手術(shù)過(guò)程中，外科醫(yī)生必須在機(jī)器人手臂移動(dòng)時(shí)保持末端執(zhí)行器（腹腔內(nèi)的器械）的位置。僅使用6個(gè)自由度傳感器很難進(jìn)行這種操作，因?yàn)樾枰獙?duì)每個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行扭矩測(cè)量，以便根據(jù)每個(gè)關(guān)節(jié)扭矩的輸出正確計(jì)算等效力的方向和大小。

使用應(yīng)變波諧波齒輪傳感器替代6自由度傳感器的其他優(yōu)點(diǎn)：

      (1)實(shí)施成本更低，因?yàn)榕ぞ販y(cè)量只能針對(duì)選定的接頭實(shí)施；

      (2)每個(gè)關(guān)節(jié)的單通道大大降低了學(xué)習(xí)曲線和隱性實(shí)施成本；

      (3)維護(hù)成本更低，維修更方便，因?yàn)橐粋€(gè)傳感器可以在不拆卸其他傳感器的情況下進(jìn)行維修或更換；

      (4)6自由度方案繼承的傳統(tǒng)串?dāng)_幾乎被淘汰；

      (5)嵌入式電子設(shè)備（模擬、SPI 等）定制幾何形狀的靈活性；

      (6)靈活的電子設(shè)備，以嵌入故障檢測(cè)并增加冗余；

      (7)重量輕 - 每個(gè)關(guān)節(jié)扭矩傳感器重約 30 克（包括電纜），而傳統(tǒng)的 6 DoF F/T 傳感器重約 ~400 克；

      (8)高溫穩(wěn)定性；

      (9)出色的線性度和可重復(fù)性規(guī)格；

      (10)更多可用數(shù)據(jù)，每個(gè)關(guān)節(jié)處的獨(dú)立傳感器具有更高的分辨率；

      (11)大孔徑/孔/內(nèi)徑 – 更易于通過(guò)接線和工具。

      對(duì)協(xié)作機(jī)器人（又名協(xié)作機(jī)器人）的需求正在快速增長(zhǎng)，因?yàn)樗墙鉀Q嚴(yán)重勞動(dòng)力短缺的可行解決方案，這種短缺給供應(yīng)鏈帶來(lái)壓力并阻礙經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。然而，協(xié)作機(jī)器人也必須與人類一起安全地工作。 FUTEK 的工程師開發(fā)了一種協(xié)作式機(jī)器人扭矩傳感器，可在人機(jī)協(xié)作中提供功能安全性，同時(shí)提高精度和速度。

      FUTEK 的諧波齒輪扭矩傳感器可以定制，以符合 ISO13849 標(biāo)準(zhǔn)的功能安全要求。

工作原理

      (1)應(yīng)變波齒輪扭矩傳感器安裝在機(jī)械臂應(yīng)變波齒輪箱及其安裝點(diǎn)之間。

      (2)扭矩傳感器測(cè)量手臂運(yùn)動(dòng)過(guò)程中輸出的扭矩，然后由IAA系列，IDA100放大器或QIA多通道SPI數(shù)字輸出放大。

      (3)然后將放大的信號(hào)發(fā)送到PLC或機(jī)械臂控制器，提供高精度扭矩反饋并允許閉合控制回路系統(tǒng)。

      (4)此外，使用 IDA100，可以監(jiān)控傳感器的放大輸出，并使用 FUTEK 的 SENSIT? 軟件以數(shù)字方式調(diào)整模擬放大器設(shè)置。

使用中的產(chǎn)品

      輕質(zhì)、薄型、高精度應(yīng)變波齒輪扭矩傳感器，與 IAA 系列模擬放大器、IDA100 信號(hào)調(diào)理器或 QIA125 多通道 SPI 數(shù)字輸出配對(duì)。

      相關(guān)六軸力扭矩傳感器型號(hào)：QLA414、QMA142等。