力和触觉传感器为机器人提供了一个对工作的感觉

触摸是我们最有价值的感官输入之一。想想你怎么把钥匙插进锁里。一般来说，你用眼睛来确定键槽的位置，但当你把钥匙滑入开口时，你用触觉来做最后的调整。这对人类来说是很自然的。我们几乎没想过。

机器人也受益于触感。力和触觉传感器使机器人能够以更高的精度和灵敏度操纵较少结构环境中的物体。

设计用于协作应用的大多数机器人都有内置的力量和扭矩传感能力，特别是在靠近或直接与人类工作时。但这并不是我们在这里焦点。我们正在探索武力和触觉传感器，无论是独立的还是整合，都可以真实工作。我们的人类喜欢卸载到我们的机制工作者的沉闷和重复，肮脏和危险的任务。

由于经过验证的传感器解决方案，新的设计和智能软件，我们可以实现“感觉”他们触摸的机器人的未来。

在机器人学中，就像在人类领域一样，视觉和触觉是互补的。业内专家预计，触摸传感将很快加入主流机器人应用的视觉技术。

“世界上没有许多主要的制造工厂，你不会找到视力系统，”北卡罗来纳州顶点的ATI工业自动化的力量/扭矩传感器，伊恩斯特恩，产品经理，力量/扭矩传感器。“这就是力量传感领导的地方。当我们开始自动化需要这种触摸感的工作时，力传感将变得普遍存在视觉中。“

力和扭矩传感使机器人过程诸如研磨，去毛刺，打磨和抛光。在机器倾斜时，动力扭矩传感器可以帮助机器人定位夹具在将部件放置在CNC机器上的副中时停止。力传感也有助于产品测试，包装和机器人组装应用。

活塞填料或插入活塞进入发动机块，是一种用于力和扭矩感测的常见应用。本申请所需的精度超出视觉技术。

“这些部件一直存在间隙，这是人类头发的十分之一，”斯特恩说。“愿景很好，但它不够好，以便以这种准确性找到一部分。机器人不足以使其完美地对齐。当您有那种类型的应用程序，触摸感的唯一唯一能够让那些零件的唯一方法，那就是力量传感进来的地方。“

基于应变计、光学或电容技术等，力-力矩传感器有多种类型。每种技术都有不同的性能水平、寿命、校准要求和成本。我们将把细节留待讨论力量传感器如何工作与工业空间中的其他申请，既与其解决主题已经解决的其他来源。

ATI六轴力扭矩传感器测量X，Y，Z和扭矩中的力，x，y，z。它们是由一个固体铝的铝加工，用于非常刚性的整体结构。ATI采用硅应变计技术，可以测量极其少量的偏转。小偏转还提供了传感器的高分辨率和高刚度。

“即使我们在最后放置了非常沉重的负载时，它也会偏转非常少量。这对机器人来说非常重要，“斯特恩说。“很多人在这些高精度机器人上花费额外的钱，这是一个非常精确的工具中心点。如果传感器在负载下偏转很多，则您可以放弃这种准确性。“

斯特恩说电子装配正在推动大量需求ATI最新的力-扭矩传感器Axia80。凭借其较小的外形和成本效益的设计，AXIA80适合该利基。

压力和扭矩感测
即使在中国，劳动力成本上升的情况下，自动化的成本效益。强制扭矩传感器使这种触摸感到一旦人手指的独家领域才能进行触摸。

“将内存模块放入计算机中的东西，您并不真正知道您在觉得它点击之前做了，”斯特恩说。“或者将玻璃放到手机上时，在很多情况下，那些粘连下来。你需要确保你均匀地在整个表面上挤压，以便正确密封。“

ATI能够将Axia80的所有电子设备包装成带有一个电缆的较小封装，该电缆满足外部接口的电源和通信要求。输出是所有数字使用以太网，EtherCAT或USB串行通信。

该力扭矩传感器显示为通用机器人协作机器人，但它可用于各种机器人，可以携带高达10-12千克的有效载荷。Axia80是其中的一部分UR+解决方案计划适用于与UR Cobots采用即插即用兼容性认证的产品。该软件可在ATI网站免费下载。

“普遍机器人已经成功的部分原因是因为他们开发了这个URCAPS平台，”斯特恩说。“它有点像智能手机的应用开发平台。它允许我们进入并编写软件以在其机器人上工作。“

力量和扭矩传感正在跟上最新的趋势。其中一个是机器人 - AS-Service（RAAS）模型，其中机器人租用，而不是购买作为资本设备。ATI客户之一使用RAAS模型与其力扭矩传感器耦合，以监控进程。

“我们使用称为Hirebotics的公司使用云交互性租用手机工作台，”斯特恩解释道。“他们用我们的传感器和他们需要的安全设备和工具设置这些机器人电池。通过招聘人员，制造设施可以暂时外包各种任务，例如铆接和机器趋于机器人。机器人由第二个租用，只要需要运行申请。“

斯特恩说，客户使用来自这些应用程序的力数据来确定工具是否异常磨损或其他问题是否导致问题。

“您可以使用强制传感器来指导过程，或者您可以使用传感器数据来监视过程，”他说。“很多机器人制造商正在推动连接和行业4.0;这些分析工具让用户从桌面上良好地了解整个制造工厂。力传感器肯定开始在这方面发挥更大的作用。它今天不是主流或常见的，但这就是事物所领导的方向。“

力扭矩传感器使各种有趣的应用。

启用软件智能
它是一个ATI力扭矩传感器，实际上，其中两个连接到每个机器人手腕，新加坡的大学研究人员曾经帮助组装宜家椅。当一对机器人在几分钟内完成时，互联网都是一个嗡嗡声，经常让人类恼怒。力扭矩传感器有助于Denso机器人检测在不同椅子组件上插入销钉的位置。

看看这个视频这篇文章是关于机器人如何在家具组装方面越来越好的完整故事，但为什么它仍然不像看上去那么容易。复杂的软件在这项为期三年的研究项目中发挥了重要作用。

几乎每天的机器人讨论都归结为智能软件。赋予机器人的触感感得不到不同。

“传感器是一件事，但做一些有用的东西是不同的，”加拿大莱维斯莱维斯·莱维斯·菲利斯的首席技术官员和联合联盟说，这是一个不同的东西。

Robotiq是最早为协作机器人设计自适应夹持器的制造商之一。制造商刚刚发布了新手夹具。Robotiq还提供了主要专注于Cobot市场的愿景和力量扭矩传感解决方案。Jobin受到兴奋的全球爆炸协作机器人。

“十年前我们开始公司时，Cobots行业几乎没有存在。现在，有很多新的球员和很多兴奋。下周将是我们10周年纪念日。我们有大约90名员工。他们会和家人一起来，我会看到他们的孩子如何发展。这对我来说很兴奋。“

Robotiq的座右铭是将人类的手从肮脏、枯燥和危险的工作中解放出来。我们解放了他们的思想和才能，让他们做一些更有价值的事情。”

Robotiq的力量扭矩传感器从沉闷和潜在的危险工作中释放人类的手。这FT 300力扭矩传感器是一个六轴设备，并使用专利的电容技术，有助于最大限度地减少电噪声。它是完全数字化的制造商校准。Jobin表示它将保持传感器的使用寿命的校准。

更容易编程
当与先进的软件相结合时，Robotiq的力-扭矩传感器使得为机器人编写特定任务的程序变得更简单、更快。Robotiq的一位客户使用FT传感器记录抛光玻璃的机器人过程的运动。

观看这个机器人案例研究视频看力扭矩传感器如何帮助程序机器人。

作为人类，当我们移动时，它通常是一个连续的运动，而不是指向大多数机器人的编程方式。抛光，去毛刺，打磨，胶合和涂漆等工艺需要这些流体状的连续运动。

正如Robotiq的客户所说，编程一个必须遵循空间中卷的机器人运动是一个复杂的事情。通过FT传感器的路径记录功能，操作员可以简单地抓住臂端部件并进行预期的运动。FT传感器记录操作员施加的力和方向。然后机器人再现操作员的运动。这有助于避免因符合人体工程学挑战和重复运动而引起的操作员伤害的风险。

Robotiq的软件将轨迹记录，因为操作员演示它。然后使用软件界面进行调整，以确保轨迹具有恒定的速度，即使我们的人类也有难以保持。对移动的其他改进也通过软件工具进行。

应用/技能入门
软件智能不会在那里停止。Robotiq为URCAPS接口提供新的FT模式节点。它允许您进入您希望机器人施加一定的力量的方向和幅度，使编程任务如抛光，打磨，去毛刺或插入更容易。

这个Video显示了Action中的FT模式节点在最近的自动展上罗布迪克展位的抛光演示。

Robotiq为不同进程提供了教学文档和视频视频。Jobin建议用户根据其特定应用程序从提供的参数开始，然后根据需要进行调整。功能强大的软件界面允许广泛的编辑。

RobotiQ还提供技能，基本上是预捆绑的应用程序，旨在完成特定任务。这些类似于流行的语音辅助平台使用技能来控制家中的灯光的方式，或者从您当地的送货服务订购披萨。例如，假设您的机器人需要按下按钮或将电缆插入插座，例如以太网电缆进入端口，Robotiq提供咔嗒声检测技能。

作为人类，我们在执行这些任务时听到并感觉点击。机器人感到迫在眉睫的迫在眉睫，可以立即推断任务是否正确完成。技能可用于装配任务或部分验证。

观看咔哒检测技能使用机器人按下按钮和杠杆，并插入PCB电缆。

“我们有一些客户在大量的不同产品上测试数百万个周期，”Jobin说。“例如，它们可以检测按钮停止工作并确定它失败的160万个周期。”

Robotiq有超过20个技能，可免费提供任何人下载。

虽然力-力矩传感正在流行，特别是在快速启动应用程序和复杂软件工程的帮助下，触觉传感才刚刚开始在野外出现。

探索触觉感应
触觉感应仍然很大程度上保留用于研究应用程序。当您考虑工业应用时，佩戴是一个主要问题，其中传感器必须与物体直接接触以捕获测量。它必须能够承受数百万个周期。

尽管如此，制造商正在开始调查将触觉传感整合到夹持器中的实用性。其中一个原型是出现的智能机器人用传感器、软件、云端抓取。

触觉感应有助于检测物体表面上的缺陷，确定精确的抓握力，以便为易碎物品调整，或者验证是否掌握了正确的部分，以及其他应用程序。

Jobin说，触觉感官是大约10年前的力量扭矩感测，当时他和他的联合者仍在追求他们的大学教育。这些应用很少，但潜力很大。再次，他认为软件将在人们对这种触觉传感器数据作用的作用中发挥重要作用。

一个山地机器人公司启动具有高触觉感应的愿望。机器人材料是来自科罗拉多大学博尔德大学的旋转。创始人和CTO Nikolaus Correll是Cu Boulder和IRT主任的多功能材料的副教授。他做了他的博士后工作Daniela Rus.麻省理工学院分布式机器人实验室。

科雷尔说，自公司2016年成立以来，他已经售出了价值约15000美元的触觉传感器，这些传感器正在申请专利，主要销往研究人员和其他大学。现在这家初创公司正在执行一项新的任务。

他们在新颖的机器人夹具设计中与3D视觉结婚了触觉，并加上了具有直观的用户界面，用于开箱即用的掌握解决方案。应用包括挑选和放置，垃圾桶采摘，机器趋势，套件和组装。初创公司是在第二轮天使投资并被授予SBIR SEED FUNDING.所以他们可以集中精力把产品推出市场。

这个视频捕获了机器人材料的新颖性。你看到他们的夹子安装在协作机器人臂上，然后安装在画布自动车上。在沿着桌子旁边停止之前，移动操纵器在其他机械周围操纵。在那里它抓住小螺钉和垫圈从三个不同的随机导向物品的垃圾箱，并将它们放入另一个垃圾箱上。

科雷尔说：“机器人停在一个10厘米精度的圆圈内。”然后它找到箱子，找到里面的东西，然后抓住那个东西(在这种情况下，非常小的螺丝。随机垃圾挑选没有小小的壮举。）

这不是一个仔细编排的示范，因为我们习惯于在机器人开放门和做后空的病毒视频中看到。Correll说他们收到了来自画布技术的移动机器人推车，第二天有演示。

“把它放在一起很容易，”Correll说。“一个房间（机器人真空）很棒，但是想象一下它可以拿起途中的东西，或者可以加载和卸载自己的酒店机器人。当他们也可以操纵时，所有这些移动应用程序都变得有价值。这是我们现在能做的事情。“

机器人材料还提供了用于配置应用程序的API或图形编程环境。

“你所看到的视频都是在我们的环境中编程的，手中真正控制手臂和购物车，”Correll说。“你可以一起迅速拖放这些东西，但你需要垃圾桶挑选块，以便从垃圾箱中挑选出来的东西。”

小于中型企业（中小企业）可以从类似的设置中受益，在那里自主移动车可能更具成本效益，然后是固定的传送带。现在添加了自己的夹具手臂，具有集成的多模式传感器，您可以采用开箱即用的移动垃圾摘机解决方案。

Correll说下一步是为了安全地添加触觉感应皮肤。事实证明，这是对他们的胡同。他合作了一个名为a的纸张机器人皮肤的避碰与情感触摸识别，现在正在奉行为机器人武器开发售后市场皮肤。

传感器融合，接近感测
公司机器人材料采用专利挂接的接近传感器进行触觉在夹具中的触觉感知。传感器使用嵌入透明的耐磨性聚合物中的红外接近感测。该技术允许在距离处进行接近感测，并且由于聚合物的内部变形而在接触时能够在接触时进行力传感。这使得传感器能够零力接触感测。

如果你想知道一个物体在哪里而不施加力，零力接触感应是很重要的。你不能说你已经接触到一个力传感器，直到它真正移动，即使它是非常微小的运动。科雷尔说你需要触觉。如果没有触觉感知，如果机器人试图捡起一块大理石或另一件非常轻的物品，该物体会在感觉到接触之前移动。

机器人材料的技术集成了红外发射器检测器和MEMS气压计，形成了邻近，接触和力传感器。接近感测允许机器人弥补视觉感知和操纵的不准确性。零力接触感测允许机器人验证姿势而不会施加力。压力（力）感测允许机器人相对于其体确认物体姿势。

您可以在此播放中看到近距离传感器视频演示多件变速箱组件. 首先，配备有接近传感器的手指的机器人夹持器（不是机器人材料夹持器）扫描每个部件，以确定其大致位置、形状、尺寸和方向。然后当它抓住零件时，你会看到“触摸”指示灯的尖峰。利用传感器的接近、接触和力感应的组合，机器人能够将轴摆动到孔中，然后将其拧入底座。

“触觉传感技术允许机器人看到传统的相机在掌握前或在箱内之前不能在其中的位置，”Correll说。“因为如果你休息0.5毫米，你还没有联系，你看不到。如果您在太快驾驶时，部分已经移动了。你已经施加了力量。这真的是触摸进来的地方。“

然而，Scorell说，单独的触觉感应的益处是边缘的。这就是为什么他们嵌入夹掌中的3D相机。

机器人材料的夹具是一个四杆连杆设计，两个手指独立移动。该设计加阻抗控制使夹具能够处理各种物体，包括诸如水果的精致物品。

在行动中观察这个新颖的夹具设计和触觉和力传感之间的相互作用机器人材料夹具“挑选”草莓。

新颖的设计，精密传感器和复杂的软件为机器人提供了一种触感。他们做了沉闷和重复的工作。人类一次又一次地获得了好处。

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