在上一主题中,我们介绍了 用于汽车、机床和机器人的六轴力传感器 一些人经常问我们,这些行业为何使用六轴力传感器而不是三轴力传感器?难道不需要测量三个方向的弯矩吗?今天我们就来解答这个问题。.
如果力的方向和作用点固定,可以选择使用测力传感器进行测量。通过安装和定位,我们可以使力的方向和作用点与力传感器的校准坐标轴一致,从而准确测量力。例如,在这张图(图10)中,一维力传感器的校准坐标轴是OZ轴。如果被测力F的方向能完全与OZ轴重合,则可以用称重传感器完成测量任务。.
如果力的方向随机变化,但作用点保持不变且与传感器的校准参考点重合,则应使用三轴力传感器。因为在三轴力传感器的校准坐标系下,被测力可以分解为三个正交分量,三轴力矩传感器的三个测量单元可以分别测量这三个分量。例如,在这张图(图11)中,力F的作用点P始终与传感器的校准参考点O重合,而力F的方向在三维空间内随机变化。在这种情况下,三轴力传感可以完成测量任务,同时测量Fx、Fy和Fz三个分量。.
如果力的方向和作用点在三维空间内随机变化,则应选用六轴力传感器进行测量。因为在六轴力传感器的校准坐标系下,空间中任意作用点的力都可以分解为沿校准坐标轴的三个分量以及围绕校准坐标轴的三个力矩。例如,在这张图(图12)中,空间中任意方向的力F,其作用点P并不与传感器校准参考点重合,且随机变化。在这种情况下,必须选用六轴力传感器完成测量任务,同时测量六个分量:Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz。.
如前所述,客户经常会问:“如果我只想知道三个方向的力,是否只能用三轴力传感器?”我们的建议如下:
如果力的作用点靠近传感器的校准参考点且不变化,客户对测量数据的精度要求不高,则可使用三轴力传感器。.
如果力的作用点远离传感器的校准参考点且随机变化,客户对测量数据的精度要求较高,则必须选用六轴力/力矩传感器。.
六轴力传感器的内部算法会解耦各个方向上的力与力矩之间的干扰,从而使力的测量更加精确。因此,当客户需要精确测量时,我们推荐使用六轴力传感器。不仅能够准确测量力,还能利用力矩信息计算受力部件的姿态;同时,它还能监测扭矩是否在安全范围内,避免传感器过载损坏。.
在最后一张图中,六轴力传感器被用于机器人的末端关节(图13)。可以看到,该传感器还连接到一个执行器,比如磨头或夹爪。因此,执行器工作时的力臂长度在几十到两三百毫米之间。力臂较长且随机变化,所以机器人上的力传感器一般都采用六轴力传感器。.

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