力覺(jué)傳感器 根據(jù)力的檢測(cè)方式的不同，分為以下幾類：

(1)應(yīng)變片式：檢測(cè)應(yīng)變或應(yīng)力。

(2)壓電元件式：利用壓電效應(yīng)。

(3)變壓器位移計(jì)式、電容位移計(jì)式：用位移計(jì)測(cè)量負(fù)載產(chǎn)生的位移 差動(dòng)。

三類中，應(yīng)變片式力傳感器Z普遍，商品化的力傳感器大多是這一種。壓 電元件很早就用在刀具的受力測(cè)量中，但它不能測(cè)量靜態(tài)負(fù)載，不適用于機(jī)器 人。作為第三類的例子，有學(xué)者已經(jīng)發(fā)表了在相對(duì)變形大的彈性結(jié)構(gòu)上安裝 差動(dòng)變壓器或電容位移計(jì)，構(gòu)成六軸力覺(jué)傳感器的研究報(bào)告。

此外還有一些特殊檢測(cè)方法，如利用弦振動(dòng)頻率隨張力變化的特性，通過(guò) 光導(dǎo)纖維或感光半導(dǎo)體器件進(jìn)行檢測(cè)，但這些方法尚未達(dá)到實(shí)用水平，還有許 多課題有待解決。

根據(jù)被測(cè)對(duì)象的負(fù)載性質(zhì)，對(duì)市場(chǎng)上流行的力傳感器進(jìn)行分類，有以下 幾種：

(1)測(cè)力傳感器(單軸力傳感器);

(2)測(cè)力矩傳感器(單軸力矩傳感器);

(3)手指?jìng)鞲衅?檢測(cè)機(jī)器人手指作用力的超小型單軸力傳感器);

(4)六軸力覺(jué)傳感器。

其中，測(cè)力傳感器、測(cè)力矩傳感器、手指?jìng)鞲衅髦荒軠y(cè)量單軸力，而且需要 在沒(méi)有其他負(fù)載分量作用的條件下。因此，這三者中只有手指?jìng)鞲衅鬟m用于 機(jī)器人。但有人通過(guò)巧妙地安裝軸承，只在機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電機(jī)力矩起作用的部 位安裝力矩傳感器，測(cè)量力矩，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制�？墒沁@樣小的小型力矩傳 感器還沒(méi)有商品化。機(jī)器人的力控制，主要控制作用于機(jī)器人手爪的任意方 向的負(fù)載分量，因此需要六軸力覺(jué)傳感器。在機(jī)器人研制中，常常在結(jié)構(gòu)部件 的某一部位貼上應(yīng)變片，校準(zhǔn)其輸出和負(fù)載的關(guān)系后，把它當(dāng)作多軸力傳感器 使用。但是往往忽視了其他負(fù)載分量對(duì)欲測(cè)的負(fù)載分量的影響，或者沒(méi)有充 分考慮排除其影響的方法。力控制本來(lái)就比位置或速度控制難，由于上述測(cè) 量上的原因，實(shí)現(xiàn)力控制就更困難了。為了使負(fù)載測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可信，Z好還 是使用廠家生產(chǎn)的六軸力覺(jué)傳感器。

力覺(jué)傳感器在機(jī)器人中的應(yīng)用

1)六軸力覺(jué)傳感器 六軸力覺(jué)傳感器一般安裝在機(jī)器人手腕上，測(cè)量作 用在機(jī)器人手爪上的負(fù)載，因此也稱之為腕力傳感器。作用在一點(diǎn)的負(fù)載，包 含力的3個(gè)分量和力矩的3個(gè)分量，六軸力覺(jué)傳感器能夠同時(shí)測(cè)出這6個(gè) 分量。

2)筒式腕力傳感器 圖3- 15所示是Stanford Research Institute提出的二層重疊并聯(lián)結(jié)構(gòu)型六軸 力覺(jué)傳感器，它由上下兩層圓筒組合而成。上層由 4根豎直梁組成，而下層由4根水平梁組成。在8 根梁的相應(yīng)位置上粘貼應(yīng)變片作為提取力信號(hào)敏 感點(diǎn)，每個(gè)敏感點(diǎn)的位置是根據(jù)直角坐標(biāo)系要求及 各梁應(yīng)變特性所確定的。傳感器兩端可以通過(guò)法蘭連接，安裝于機(jī)器人腕部。當(dāng)機(jī)械手受力時(shí)，彈 性體的8根梁將會(huì)產(chǎn)生不同性質(zhì)的變形，每個(gè)敏感 點(diǎn)將產(chǎn)生應(yīng)變，通過(guò)應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。 若每個(gè)敏感點(diǎn)(均粘貼R₁,R₂ 應(yīng)變片)被認(rèn)為是一 個(gè)力的信息單元，并按坐標(biāo)定為Px,P,Py,Py, Q,Q,Q,Q, 這樣，可由下列式(3-22)計(jì)算 出在x,y,z 三個(gè)軸上力與力矩的分量。

這種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)是傳感器在工作時(shí)，各個(gè)梁均以彎曲應(yīng)變?yōu)橹鞫�設(shè) 計(jì)，所以具有一定程度的規(guī)格化，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可使各梁靈敏度均勻并得到 有效的提高，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

3)十字形腕力傳感器 圖3-16所示為美國(guó)Z早提出的十字形彈性體構(gòu)成的腕力傳感器結(jié)構(gòu)原理示意圖。形成十字形的4個(gè)臂作為工作梁，在每個(gè)梁的4個(gè)表面上選取測(cè)量敏感點(diǎn)，通過(guò)粘貼應(yīng)變片獲取電信號(hào)。4個(gè)工作梁的一 端與外殼連接。 在外力作用下，設(shè)每個(gè)敏感點(diǎn)所產(chǎn)生的力的單元信息按直角坐標(biāo)定為 W₁,W₂, … ,W₈, 那么,根據(jù)式(3-23)可解算出該傳感器圍繞3個(gè)坐標(biāo)軸的6 個(gè)分量值。式中，K 值一般是通過(guò)實(shí)驗(yàn)給出。