Датчики силы и момента

Кратко

Датчик силы-момента (force/torque sensor, F/T) даёт роботу осязание: измеряет силы и моменты, с которыми инструмент давит на мир. Без него манипулятор знает только «где» находится рука; с ним — ещё и «как сильно» она прижимается. Для задач, где важен контакт — сборка, полировка, ручное ведение кобота, — это ключевой сенсор.

Для чего используется

  • Сборка с сопряжением: вставить вал в отверстие, не заклинив, — робот «нащупывает» посадку по силам.
  • Шлифовка и полировка: постоянное усилие прижатия при движении по криволинейной поверхности.
  • Ручное ведение (hand guiding): режим коллаборативной работы по ISO/TS 15066, где оператор перемещает робота усилием руки — прикладываемые силы нужно измерять.
  • Тестирование продукции: кнопки, разъёмы, петли — контроль усилий срабатывания.
  • Хирургическая робототехника и исследования.

Как работает

Шестиосевой датчик измеряет все шесть компонент нагрузки: три силы (Fx, Fy, Fz) и три момента (Tx, Ty, Tz) в декартовых осях. Обычно он ставится между фланцем манипулятора и инструментом — всё, что чувствует инструмент, проходит через датчик.

Контроллер робота использует эти измерения в контуре управления: держит заданное усилие (полировка), останавливает движение при превышении порога (сборка), превращает усилие оператора в команду скорости (ручное ведение).

В коботах измерение усилий встроено глубже: безопасный режим power and force limiting по ISO/TS 15066 требует удерживать силы возможного контакта с человеком ниже биомеханических пределов — для этого усилия оценивают датчиками в суставах или по токам двигателей.

Основные компоненты

  • Упругий измерительный элемент с чувствительными преобразователями — конструктивные детали производители не раскрывают;
  • Электроника: усиление, оцифровка, температурная компенсация;
  • Интерфейс: Ethernet, DeviceNet, фирменные контроллеры (у ATI — серия Axia с интегрированным сбором данных);
  • Механические фланцы под робота и инструмент.

Примеры

  • ATI Industrial Automation — ведущий производитель шестиосевых F/T-датчиков: сборка, шлифовка, тестирование, хирургия.
  • Robotiq FT — датчики для коботов в одной экосистеме с захватами 2F-85.
  • Полировальная ячейка: манипулятор с F/T-датчиком держит 20 Н прижатия на криволинейном капоте — числа задаёт технолог, датчик замыкает контур.

Связанные темы

Источники

Обновлено: 2026-07-10