人形机器人零部件行业报告：力传感器（37页）

行业报告下载 2023年09月08日 08:09 管理员

应变式力传感器，采用的是硅应变片或金属箔，本质是材料本身发生形变进而转化为阻值变化；光学式传感器则是通过光栅反映形变，再转化成力；压电式传感器是将被测物理量变化转换成压电材料因受机械力产生静电电荷或电压变化的传感器，可分为电容和压电两种，电容是通过极距的变化导致电压变化，压电则是通过形变改变电荷。经过稳定性、刚度、动态特性、成本与信噪比五个维度的比较可知，硅应变传感器和金属箔传感器之间，硅应变片在稳定性、信噪比以及动态特性方面要更优，两者刚度上相差不多，但成本上金属箔要优于硅应变片；电容传感器和压电传感器之间，电容传感器成本最优，其他几项弱于压电传感器；光学传感器在动态特性方便明显具有优势。应变力传感器：电阻应变式传感器的灵敏元件主要是应变片，他是一种用来测量物体应变的测试工具。大多数通用力传感器内部都有应变片。应变片作为电导体牢固地附着在基片上。当基底被拉伸时，应变片将会变长。反之被压缩时，应变片将会缩短。结果是导致应变片电阻产生变化。

这就是应变测量原理，通过应变电阻产生变换来确定应变大小。为了生产力传感器，除了应变片外还需要一个弹性体- 例如采用不锈钢等。应变片将牢固地黏贴在弹性体上，二者一起发生形变，因此应变片将产生和弹性体一样的变形，这将导致电阻产生变化。惠斯通电桥输出信号将提供这些变形信息。这样就可以计算出作用在应变片上的力的大小。这就是力传感器的工作原理。力传感器是机械、电子、算法、计量融合的复杂交叉学科，技术壁垒较高。多维力传感器能够实现更精细的工作需求，在机械加工，如磨削，去毛刺，打磨和抛光中，让机器人来完成这些工作曾经是非常复杂的，需要根据空间体积进行大量的编程，而且也需要花费大量时间来进行纠错。但是集成了多维力觉传感器后，利用传感器的路径记录功能，操作员可以简单地抓住臂端装置并进行预期的移动。传感器记录操作员施加的力和方向，然后机器人就可以重复操作员的动作。这将极大地提高工作效率，同时将有助于保障操作工人的安全。