2015年，工信部發(fā)布《中國制造2025》規(guī)劃，“智能制造”這一概念走入公眾視野，此后，上至國家宏觀政策，下至地方發(fā)展規(guī)劃都積極構(gòu)建智能制造的培育體系，助力中國制造的轉(zhuǎn)型升級；2019年工信部正式發(fā)放5G商用牌照，中國正式進入5G商用元年，人工智能與智能制造再次引發(fā)熱潮。

此種背景下，“機器換人”作為中國制造轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵地位也被前所未有的凸顯，工業(yè)機器人市場尤為火爆。

實際應(yīng)用中，為了使機器人提高適應(yīng)能力，及時檢測到作業(yè)環(huán)境，需要在機器人上應(yīng)用大量的傳感設(shè)備，包括觸覺傳感器、視覺傳感器、力覺傳感器、壓力傳感器、接近覺傳感器、超聲波傳感器和聽覺傳感器等，它們各自分工明確，相互補充，確保機器人正常工作。如果說視覺傳感器給了機器人眼睛，那么六維力傳感器則賦予機器人觸覺，利用力矩傳感器感知末端執(zhí)行器的力度，讓機器人在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中操縱物體，同時不失更高的精度和靈敏度。

目前，大多數(shù)為協(xié)同應(yīng)用而設(shè)計的機器人都具有內(nèi)置的力和扭矩感應(yīng)功能以確保安全，特別是在靠近或直接與人類一起工作時。但是那遠遠不夠，我們還需要將傳統(tǒng)制造業(yè)中沉悶，重復(fù)，骯臟和危險的工作都交給工業(yè)機器人來完成，實現(xiàn)“機器換人”的轉(zhuǎn)型升級。而六維力傳感器就是機器人真正實現(xiàn)獨立工作的核心技術(shù)。

六維力傳感器助力機器人螺絲擰緊應(yīng)用

六維力傳感器是力傳感器中一種新發(fā)展起來的傳感器，能同時轉(zhuǎn)換三維正交力（fx、fy、fz）及三維正交力矩（mx、my、mz）信號為電信號，可用于監(jiān)測方向和大小不斷變化的力與力矩和測量加速度或慣性力以及檢測接觸力的大小和作用點。

六維力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖

工業(yè)制造中，將六維力傳感器安裝在機器人的各個關(guān)節(jié)處，可檢測機器人與外部環(huán)境相互接觸或抓放工件時所承受力的大小和方向，為機器人控制提供力感信息，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的打磨、拋光、精密裝配等操作環(huán)節(jié)。

六維力傳感器安裝示意圖

例如，傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)中，要讓機器人完成機械加工中的磨削、去毛刺、打磨、拋光等流程，不僅需要根據(jù)空間體積進行大量的編程，而且要花費大量時間來進行糾錯。但是集成了六維力傳感器后，利用傳感器的路徑記錄功能，操作員可以簡單地抓住臂端裝置并進行預(yù)期的移動，然后機器人就可以重復(fù)操作員的動作。這不僅極大地提高工作效率，也保障了操作工人的安全。

再比如工業(yè)生產(chǎn)中的活塞或齒輪等精密裝配環(huán)節(jié)，由于操作平臺會伴隨一定的角度，僅僅依靠機器視覺技術(shù)很難保障裝配的精度，集成六維力傳感器后就可以讓機器人觸摸并“感覺得到”，從而實現(xiàn)完美裝配。

六維力傳感器在工業(yè)生產(chǎn)中的部分應(yīng)用

六維力傳感器作為智能機器人最重要的傳感器之一，也是目前仍在發(fā)展的研究對象，特別是六維力傳感器因結(jié)構(gòu)加工和工藝誤差引起的維間（軸間）干擾問題、動靜態(tài)標(biāo)定問題以及矢量運算中的解耦算法和電路實現(xiàn)、多機協(xié)調(diào)工作等問題。

海伯森歷時三年研制出的HPS-FT系列六維力傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)不同量程范圍內(nèi)的力測量（Full Scale Range：0.05N～5000N），填補了國內(nèi)小型多維力測量領(lǐng)域的空白。

通過合理的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計對外部載荷引起的形變進行精確轉(zhuǎn)化和測量，使六維力傳感器的整體結(jié)構(gòu)非常堅固，最高可承受5倍靜態(tài)抗過載；同時在傳感器內(nèi)部設(shè)置溫度補償算法，降低由溫度變化導(dǎo)致的溫度漂移，對噪聲進行降噪處理，以提高系統(tǒng)的靈敏度和準(zhǔn)確度；不僅如此，海伯森還將HPS-FT系列六維力傳感器的所有電子元件，包括放大器等打包成一個較小的封裝，只需一根電纜可滿足外部接口的電源和通信要求。通訊接口多樣，支持USB、CAN、LAN、EtherCAT和RS485。

此外，海伯森HPS-FT系列六維力傳感器已完成200萬次滿載荷加載實驗，并且支持庫卡、ABB、安川、川崎、三菱、愛普生、東芝、優(yōu)傲、珞石、節(jié)卡、遨博等國內(nèi)外近20個品牌的機器人系統(tǒng)，性能業(yè)界領(lǐng)先，可完全實現(xiàn)進口替代，價格僅為進口產(chǎn)品的1/2，這也在一定程度上打破了國外品牌壟斷我國高端智能傳感器巨額市場的現(xiàn)狀。

目前，在智能制造領(lǐng)域，全新的力傳感器+協(xié)作機器人的解決方案為越來越多的為3C等電子制造企業(yè)所使用，并可進一步擴展到其他有需要試探及插穿等裝配要求的行業(yè)，如金屬件孔定位裝配，電子定子裝配，手機電池及后蓋裝配等。通過加裝六維力覺傳感器，機器人也能夠被賦予觸覺，協(xié)助人類或獨立完成這些工作，帶來更加靈活、合理的高效制造流程，從而進一步實現(xiàn)智能制造的升級與轉(zhuǎn)型。

關(guān)于海伯森：海伯森技術(shù)（深圳）有限公司成立于2015年，是國家級高新技術(shù)企業(yè)和深圳市高新技術(shù)企業(yè) ，并通過ISO9001認(rèn)證；核心團隊由深圳市孔雀人才海歸博士及國內(nèi)優(yōu)秀的科技研發(fā)、生產(chǎn)品控和市場人員組成，公司具備將光、機、電、算技術(shù)綜合應(yīng)用于傳感器產(chǎn)品的研發(fā)能力和規(guī)?；a(chǎn)能力，主要產(chǎn)品有：六維力傳感器、面陣固態(tài)激光雷達、單點ToF測距傳感器、激光三角位移傳感器、光譜共焦位移傳感器、激光輪廓儀等，海伯森致力于建立一流的高端智能傳感器品牌，堅持不斷創(chuàng)新，為客戶提供高性能、高可靠性的傳感器產(chǎn)品和專業(yè)的 技術(shù)服務(wù)。