Датчик силы (датчик силы/момента, Force/Torque sensor) — это сенсор, который измеряет усилие и вращающий момент, действующие на робота, — например, на захват или в суставе. Он даёт роботу «чувство осязания»: возможность ощущать, с какой силой он давит на предмет, тянет, вставляет деталь или касается поверхности. Без датчика силы робот действует «вслепую» по усилию и легко может раздавить хрупкий предмет или сломать деталь при сборке.
Обычно датчик силы устанавливают между фланцем манипулятора и рабочим инструментом (захватом) — тогда он измеряет все силы и моменты, возникающие при контакте инструмента с миром. Многокомпонентные датчики измеряют усилие сразу по нескольким осям и вращающие моменты вокруг них (часто это шесть компонентов — три силы и три момента). Внутри чаще всего используют тензорезисторы, которые фиксируют микроскопические деформации упругого элемента под нагрузкой и переводят их в электрический сигнал.
Что датчик силы даёт роботу:
- Точную сборку — вставить вал в отверстие, закрутить, состыковать детали «по усилию», а не только по координатам.
- Бережную работу с предметами — дозировать усилие захвата, не повреждая хрупкое.
- Контактные операции — шлифовку, полировку, зачистку с постоянным прижимом к поверхности.
- Безопасность — почувствовать столкновение и остановиться; это один из ключевых механизмов коллаборативных роботов.
Данные датчика силы замыкаются в контур управления через обратную связь: контроллер в реальном времени корректирует движение так, чтобы поддерживать нужное усилие. Это позволяет роботу выполнять операции, которые невозможно задать одними координатами, потому что реальные детали всегда имеют допуски и небольшие смещения. По сути датчик силы дополняет «зрение» робота (камеры, лидар) чувством прикосновения, приближая ловкость манипулятора к человеческой руке. Близкий по назначению, но более «тонкий» вид — тактильные датчики, чувствительные к лёгкому касанию и распределению давления.
Источники:
- Датчики силы для роботов // FANUC. URL:https://www.fanuc.eu/ru/ru/роботы/принадлежности/техническое-зрение/force-sensor
- Человеко-машинный интерфейс // Википедия. URL:https://ru.wikipedia.org/wiki/Человеко-машинный_интерфейс
