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从六维力传感器的“触觉”感知,看国产工业传感技术创新

发布时间:2022-05-31
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导读:国家“十四五规划”中明确提出“研制三维视觉传感器、六维力传感器和关节力矩传感器等力觉传感器、大市场单线和多线激光雷达、智能听觉传感器以及高精度编码器等产品,满足机器人智能化发展需求”。


疫情持续影响,核酸检测转为常态化,由此带来了核酸采样员的用工的巨大缺口,值此背景下,核酸采样机器人“横空出世”。


核酸采样机器人通过前沿机器视觉与精密力控技术的高效联合实现采样运动路径规划和采样力度的控制,完成自动化采样作业,相对人工操作具有稳定性更高、持续性更好和环境适应性更强等特点,可有效替代人工。


核酸采样机器人的“感知能力”

核酸采样机器人配备了视觉引导系统,通过特定算法识别人体面部特征和口腔内的扁桃体,这样就可以以“视觉感知”控制机械臂抓取拭子,并将拭子放入咽喉对应部位完成采集工作,再将样本回收。


机器是遵循指令设定完成工作的,只用视觉引导还远远不够,因为保证采样的安全性是至关重要的,所以采样过程中力度的把握极为关键。如果力过大会对人体造成刺激或伤害,力太小则导致采集不合格,这就要求机械臂拥有触觉的感知功能,将机械臂的力量控制在安全阈值内。此外要收集足够的样本,采样时一般会反复旋转让拭子接触咽喉的不同部位,这就涉及了多个方向力的感知,核酸检测机器人部署六维力测量系统可获取“多方向力感知”,能有效控制拭子轻柔地接触咽喉,避免人体损伤。



六维力传感器赋予机器精密“触觉”

力觉维度越高,其技术研发难度越高,对应的使用要求也更加严格。六维力传感器,顾名思义就是精确测量六个维度的力(Fz,Fx,Fy)、(Mz,Mx,My),是目前维度最高的力觉传感器,可以反馈全面的力觉信息,应用于机器人智能装配中,解决碰撞检测、柔性拖动力控问题,以此保持设备的稳定位置或高度重复轨迹应用。




例如在某个精密零件的装配车间,机器人长时间连续的工作容易引发故障,造成设备和产品的损伤,因此机器人的稳定性、抓取精确度和实时状态反馈尤为重要,需要部署六维力传感器增强关节的柔性。此外要避免高负荷或高节拍下机器测量不准或者工作过载的问题,还需要传感器同时解决温漂、蠕变、串扰和结构等问题,全方位的提升产品应用性能。


就比如“串扰”这个指标,他能反应六维力测量误差水平,市场上比较常见的品牌标准值基本居于2~5%FS,达到1%FS已然为优秀水准,而海伯森HPS-CF025的轴间串扰可做到<1%FS,可应用于精度要求高、量程要求低的场合,比如医疗领域的手术机器人或触觉腹腔镜仪器等。除此之外,海伯森六维力产品系列均通过算法和结构的双重优化实现了低温漂、高精度和高静态过载保护,在2000Hz测量频率下迟滞仅为0.1%FS,有效提升了机器人作业的精度和稳定性,除了医疗辅助、运动力检测和风洞测试等一些特殊的服务和应用,还可用于工业精密装配、柔性打磨抛光等。




六维力传感器是实现工业机器人灵活力控的核心部件,装配六维力传感器的机器人获得了精密的“触觉”感知,可为工业自动化生产提供强力辅助。


传感技术已纳入国家战略发展技术

目前,工业制造领域六维力的应用已经成熟,但是国内高端品牌市占率并不高,主要是因为本土传感器产业发展起步晚,基础研究落后于发达国家,从业主体少。另外研发生产配套不完善,缺少高端的标定检测等装备,产品精度不足导致竞争力减弱,高端产品市场被国外垄断。


不仅仅是六维力传感器,其他高端装备和技术也存在“卡脖子”的困境,比如半导体加工设备及材料、超高精度机床和工业机器人等。


在高端装备制造领域我国和发达国家仍有较大差距,主要是因为装备性能的落后,作为现代工业基础的传感器,其技术突破对于高端装备制造的意义十分重大,尤其是多传感技术的融合可以为高端装备赋予更全面的检测能力,以实现复杂或严苛环境的应用需要。因此,国家将传感器技术上升到战略发展层面,中央到各地对于传感器的扶持政策也在陆续出台,去年在工信部发布的《基础电子元器件产业发展行动计划(2021-2023)》中提出要重点发展高端传感器、新型MEMS传感器和智能传感器。



“十四五规划”鼓励三维视觉传感器的研发,海伯森前沿技术产品填补市场空白

在“十四五规划”中也明确提出要增强传感器、量子信息等关键技术创新能力,并鼓励三维视觉传感器的研发。跟随政策的风向,国内传感器企业一直在持续投入研发,以突破“卡脖子”技术,实现进口的替代,甚至是引领全球。


海伯森就是这样一家企业,始终专注前沿传感技术的研发,将光、机、电、算技术高效运用于一体,解决行业难题。值此一提的是,海伯森已经在3D视觉检测领域完成多项突破,发布了多台国内首发的高性能3D传感器,其中3D线光谱共焦传感器检测不惧光强干扰,解决了行业中镜面、反光、透明材料物体的三维检测难题;3D闪测传感器则采用新型闪测技术,大幅提升3D检测的节拍和视野,填补极速测量的市场空白。



深耕工业传感技术创新,与产业上下游协作,提升国产高端品牌的影响力

海伯森具备高端传感器的跨专业领域的综合研发实力,除光学、力学单产品应用外,还能根据市场特定应用环境实现多传感器技术的融合,满足行业更为复杂的需要,例如六维力传感器和面阵固态激光雷达的协调融合可应用于协作机器人的移动柔性装配作业,3D视觉传感器和工业相机的结合可以完成流水线产品更高效率外观质量精密测量应用。


海伯森凭借自主核心技术的积累在行业角逐中迅速崛起,秉承“技术赢市场,诚信待客户”的原则立足全球市场,致力于建立一流的高端传感器品牌。


在市场大环境下,还有更多优秀的民族企业在产业链上下游,以创新为灵魂,品质为利剑,将产品投入市场应用中,为工业的智能化提供更先进的装备辅助。海伯森也将继续持续积累研发生产经验,和市场伙伴协作联合,为构建更为完善的传感器产业链,提升国产高端传感器品牌的影响力而奋斗。

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