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应变技术如何帮助工业协作机器人提升性能
协作机器人系统
协作机器人(cobots)系统的操作概念基于机器人与操作员之间的交互作用。通常该系统包括一个带有特定工具的电动机械结构⸺一个机器人手臂，以及一个人机界面，允许操作员控制机器人手臂的位置或运动。整个系统由软件和电子系统控制，将人机界面连接到电动机械结构，并执行用户的命令。
协作机器人系统必须配备许多类型的传感器，用于安全性、功能、控制和数据收集，以确定机器人何时、如何行动。传感器收集环境数据，控制程序确定机器人何时如何行动，执行器实施动作，传感器收集与交互作用相关的数据，并向控制系统提供反馈，并实时无限重复。力、扭矩、负载、质量、压力和多轴力测量，每个传感器必须提供可靠准的信号。
这种类型的OEM定制传感器应被视为一个完整的系统（将应变片、传感器弹性体、电缆和电子电路装配成一个整体）和应变测量作为可靠性的关键元素之一。
构建协作机器人传感器的路线图
制造协作机器人传感器的过程可能会根据具体的传感器类型和应用而有所不同，但通常包括以下步骤：
确定传感器类型和要测量的物理量
这将取决于协作机器人将执行的具体任务。例如，用于拾取和放置任务的协作机器人可能需要一个负载传感器来检测和定位物体。
选择适当的材料和组件
传感器组件必须根据具体的应用和环境进行选择。
设计优化
通过使用有限元分析（FEA）来优化传感器设计。这种方法可以模拟传感器在各种机械载荷下的性能，从而能够在制造和部署之前识别出任何潜在的问题。这有助于减小昂贵的错风险，并提高整体设计水平。此外，FEA还可用于确定应变片的理想位置，保证精确测量。
原型制作
在产品开发周期中，原型制作发挥着至关重要的作用。通过创建原型，可以将应变片安装在传感器组件上，并将它们接入惠斯通电桥以评估性能。这一步有助于确认最终产品将具有优越的质量并满足所需的规格，最大程度地减少发生昂贵错误的可能性，并简化了产品推向市场的路径。
保护传感器
设计工程师在设计阶段考虑到应用中存在的特定环境因素，并选择涂覆材料和传感器结构，以确保达到最佳的保护效果。可以利用各种涂层来保护传感器免环境挑战的影响，例如高温、高压和腐蚀性液体的存在。
重新测试并最终确定传感器
涂覆的传感器随后会在发货前进行测试。所有的需求都已最终确定。在设计和制造过程之后，它现在已经准备好集成到协作机器人系统中。
应变片
应变片通常用于测量非常小而精确的机械应变。电阻的变化也非常小，因此不能直接用欧姆表测量。所以应变片必须包含在一个能够精确确定电阻变化的测量系统中。为此，必须创建一个惠斯通电桥电路。惠斯通电桥电路由应变片组成。它将机械应变转换为电阻的变化。
实际上，基于应变片的力传感器可以测量最轻微的变形⸺从而产生高度精确的力测量结果，这对于需要高精度的应用非常关键，例如处理精细物体或调整运动的力度。
为何选择HBK作为OEM定制传感器的合作伙伴
不断致力于创造创新产品的OEM厂商希望获得可以轻松集成到协作机器人中执行特定功能的传感器，并根据严格的行业质量标准进行制造。然而，标准产品并不总能满足工程师对尺寸、性能、质量或价格的期望，因此唯一的选择往往是订制传感器。但这需要专业知识⸺传感器设计、原型开发和验证、生产和质量控制方面的知识。
最有效的方法是与专家合作。HBK的专业工程团队具有丰富的传感器解决方案构建和定制应变片制造经验，可以积极参与并就基础传感器系统设计提供建议⸺从快速原型制作到开发和制造定制传感器解决方案。
您还可以通过如下方式联系我们，了解更多产品与应用详情：
邮箱：cn.info@hbkworld.com
网址：www.hbm.com
免费热线电话：400-900-3165（周一至周五9:00-18:00）
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