使用力扭矩傳感器并獲得高質(zhì)量信號的一個重要方面是將傳感器正確連接到機(jī)器人和工具上。本指南解釋了原因和方法。

帶適配器的傳感器附件

一、機(jī)械

       6軸力扭矩傳感器的安裝涉及幾個組件。傳感器由安裝側(cè)和負(fù)載側(cè)組成，負(fù)載側(cè)可感應(yīng)施加力。

       標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械附件由以下組件組成。首先是安裝部分，通常是機(jī)器人法蘭，其中定制安裝適配器用緊固件固定，然后傳感器安裝在適配器上。在大多數(shù)情況下，需要第二個適配器，用于用螺栓固定傳感器測量法蘭，以便將不同的工具連接到其上。

       我們的產(chǎn)品 LaxONE和 MiniONE具有標(biāo)準(zhǔn)化的工具法蘭，無需工具適配器，而SensONE甚至不需要兩個適配器，因為它帶有ISO 9409-1-50-4-M6法蘭。安裝SensONE 就像擰緊 4 個螺栓一樣簡單。 

直接連接傳感器

二、適配器設(shè)計指南

       6軸力扭矩傳感器基本上是一個非常剛性的彈簧元件，具有兩個高剛性法蘭，配備電子設(shè)備，能夠測量彈簧的位移，從而計算施加的扳手（力和扭矩組合）。 

       這個概念假設(shè)對于給定的扳手，只有彈簧元件變形，其余的主體被認(rèn)為是剛性的。高質(zhì)量的力矩傳感器在其安裝法蘭和彈簧元件之間設(shè)計有高剛性比，以確保最高的測量質(zhì)量。

       要設(shè)計定制的安裝適配器，必須考慮到法蘭的剛度不是無限的。因此，必須確保直接或間接連接到傳感器的所有組件至少具有比傳感器內(nèi)置安裝法蘭更高的剛度。 

       為適配器選擇的材料應(yīng)該是均勻的，最好是各向同性的。為此，建議使用低碳鋼或鋁。 

       我們不建議使用3D打印的塑料適配器來安裝傳感器，因為它們可以是柔性和各向異性的。

       如果傳感器與機(jī)器人機(jī)械手一起使用或安裝在移動機(jī)器上，則安裝在傳感器上的質(zhì)量將充當(dāng)振蕩的彈簧質(zhì)量系統(tǒng)。質(zhì)量值和到負(fù)載質(zhì)心的距離定義了系統(tǒng)的諧振頻率，距離與頻率成反比。因此，建議保持工具側(cè)適配器盡可能短，從而最大限度地提高諧振頻率。傳感器制造商應(yīng)提供可用于計算預(yù)期諧振頻率的傳感器剛度矩陣。

       為了幫助我們的客戶最大限度地縮短上市時間或加快實驗速度，在Bota Systems，我們?yōu)橐幌盗泄I(yè)和研究機(jī)器人提供每個傳感器安裝套件。

三、緊固件

       必須特別注意所使用的緊固件類型。不應(yīng)使用不允許位置公差的緊固件（埋頭螺釘或平肩螺釘），因為它們會導(dǎo)致非線性行為和測量偏移。適配器與傳感器或安裝部件的精確對準(zhǔn)應(yīng)使用定位銷實現(xiàn)。最后，緊固件的夾緊力必須確保緊固部件之間沒有發(fā)生相對運動，否則會產(chǎn)生滯后效應(yīng)。 

       我們建議始終使用扭矩扳手進(jìn)行緊固，以確保所有螺釘上的擰緊扭矩均勻正確。 

四、電纜安裝

       為了獲得不受干擾的信號質(zhì)量和傳感器的使用壽命，我們建議注意正確的電纜固定。電纜連接器上的過載也會導(dǎo)致寄生測量。我們建議以最小化施加在電纜連接器上的扭矩并禁止相對于傳感器的相對運動的方式安裝電纜。

       具體來說，如果傳感器安裝在機(jī)器人操縱器上，則必須特別注意電纜有足夠的松弛度以適應(yīng)關(guān)節(jié)的運動。我們建議在每個旋轉(zhuǎn)機(jī)器人關(guān)節(jié)周圍做一個螺旋，并為線性關(guān)節(jié)使用拖鏈。

       為了適應(yīng)您的應(yīng)用，我們的傳感器具有安裝位置，用于安裝附件，如電纜夾、相機(jī)支架（RealsenseD435），或您自己的設(shè)計。我們所有的配件都配有3D模型和URDF文件。 

五、散熱管理

       在設(shè)計適配器時應(yīng)考慮散熱。力矩傳感器對溫差很敏感。如果傳感器的安裝經(jīng)歷溫度變化（例如高性能電機(jī)或焊接工具），設(shè)計人員應(yīng)嘗試將傳感器與熱源隔熱。大多數(shù)先進(jìn)的傳感器都具有溫度補償功能，但不幸的是，這種補償無法預(yù)測適配器和其余機(jī)械安裝的熱行為。Bota Systems的傳感器提供溫度測量，以便用戶可以校準(zhǔn)整個系統(tǒng)，并提供可以調(diào)整以適應(yīng)系統(tǒng)的溫度補償算法。

六、電氣

       力扭矩傳感器的操作依賴于借助應(yīng)變片測量傳感元件中非常小的位移，并將其轉(zhuǎn)換為電壓。這種測量的預(yù)期電壓范圍在毫伏范圍內(nèi)，因此這些設(shè)備必須與嘈雜的環(huán)境進(jìn)行電和磁隔離。為了實現(xiàn)如此高的抗電噪聲能力，傳感器制造商通常將傳感器外殼電氣連接到負(fù)電壓電源。我們建議通過隔離電源為傳感器供電，以避免電壓瞬變和接地回路。如果傳感器由共享電源供電，系統(tǒng)設(shè)計人員必須檢查傳感器的安裝是否具有相同的電壓電平。否則 寄生電流將流過傳感器電子設(shè)備，導(dǎo)致?lián)p壞。

       Bota Systems的目標(biāo)是以最短的集成時間提供高質(zhì)量的力矩傳感器，因此，我們的一些產(chǎn)品具有標(biāo)準(zhǔn)化的安裝法蘭，可以直接安裝在機(jī)器人上，而無需機(jī)械適配器。此外，我們還為一系列已知的機(jī)器人型號提供安裝套件。結(jié)合我們先進(jìn)的軟件和廣泛的附件，我們的客戶可以在一天內(nèi)開始實施力應(yīng)用。