对于机器人的受力检测和控制,目前最为常见的两种传感器结构是关节扭力传感器和六轴力传感器,这两种传感器的安装位置和检测原理各不相同,本文将简单的介绍这两种传感器之间的优缺点。
关节扭力传感器
测力原理:在机械臂的各个关节的减速器输出端安装扭力传感器,通过感测各个关节的扭力来获得整个机械臂的受力情况。

这种传感器具有如下优点:
因关节扭力传感器与电机相距很近,排除了机械臂机械惯性的影响,理论上可提升力控的性能;
受力检测和控制可以覆盖整个机械臂;
解耦机械臂的动力学模型,有利于进行基于动力学的位置控制;
单体传感器成本较低,整体成本较六轴力传感器有优势。
这种传感器的安装使用方式其实在上个世纪就已经有了,但是为什么之前长期以来被主流机器人厂家所“忽视”呢?因为它的缺点同样明显:
关节扭力的传感器绝大部分用的应变式原理,这种原理的传感器要有足够的形变量来获得所需要的信号,更为致命的是这种变形不仅仅是扭力引起的,还有耦合了其他方向力导致的变形;
这些变形的方向是不固定的,且形变量的大小会随着机械臂的受力时时变化,这就会导致机械臂的零位位置是不固定的且无法通过算法补偿,这对于机械臂的位置控制来说是个灾难;
在关节处安装扭力传感器会增加关节结构的复杂度,对于关节部分的设计和安装都会带来难度;
由于机械臂的力臂的长度、机械臂的重量及惯性力矩的存在,使得关节扭力传感器的量程往往会比较大,越到后面的关节需要的量程就越大,但是关节的尺寸又是有限制要求的,所以关节式扭力传感器无法应用到中型量程及以上的机械臂;
单个传感器的精度还可以,但是整体系统的测力精度差,尤其是感测末端执行结构的受力。因为每经过一个关节,误差就会被放大一次,所以该种传感器无法用于精密装配等要求受力精准的场合。
六轴力传感器
测力原理:传感器被安装在机械臂的末端,通过直接感测该传感器的受力来实现对机械臂的控制。目前这是现今*泛的一种方式,四大家族的机器人已经带有各自的力控制包,力控制通过末端的力控单元来实现,这样将位置控制与力控制分离开了。

这种传感器具有如下优点:
这种力检测的方式简单直接,安装方便;
靠近执行机构端,没有其他的误差引入,直接的可以得到执行机构的受力情况,测力精度高;
机械臂整体不需要改动,对于机械臂的刚度没有影响,可以实现对于零点位置的控制。
六轴力传感器的缺点同样明显:
这种传感器的最大问题是检测和反馈是分离的,即力检测是在末端实现的,然而实际实施元件(即电机)却远离末端,这两者之间隔了机器人的机械本体,从而会限制机器人力控的动态性能,另外机械本体惯性大。所以如果末端检测和控制力的响应不够快,就会对力控制带来不可控的影响;
只能单点受力检测控制,没有办法整个臂的受力检测,所以无法被用于防碰撞控制;
价格昂贵,这点一直是该传感器被广泛推广最大的阻碍。
总结:
这两种传感器的优缺点都非常明显,,目前我司的产品已经实现将上诉的所以的缺点进行了改良,使得产品更加符合客户的使用,也和市场常规的产品拉开了差距。
全年征稿/资讯合作
联系邮箱:1271141964@qq.com
免责声明
- 凡本网注明"来源:智能制造网"的所有作品,版权均属于智能制造网,转载请必须注明智能制造网,https://www.gkzhan.com。违反者本网将追究相关法律责任。
- 企业发布的公司新闻、技术文章、资料下载等内容,如涉及侵权、违规遭投诉的,一律由发布企业自行承担责任,本网有权删除内容并追溯责任。
- 本网转载并注明自其它来源的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品来源,并自负版权等法律责任。
- 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。
2025第十一届中国国际机电产品交易会 暨先进制造业博览会
展会城市:合肥市展会时间:2025-09-20