工业机器人中的各类传感器技术应用

工业机器人不仅可以克服恶劣环境对生产的影响,减少人工的使用,保障工人的安全,还能够帮助工厂节约生产成本,提高生产效率,从而保证产品质量。传感器为工业机器人提供触觉,是实现自动检测和自动控制的首要环节。

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  机器人自动化是一项快速进步的技术,在短短几十年的时间里,工业机器人已经在全世界范围内变成工厂里普通的装置。我国也十分注重工业机器人的发展,据国家统计局最新数据显示,2018年至2020年,是中国工业机器人产业发展最重要的3年。随着美的等巨头及部分垂直领域专业企业的扩产,新开工工厂将在2018年、2019年实现量产,有行业机构预测,未来3年,国内工业机器人产量在目前基础上还会翻番,到2020年国内工业机器人产量或将超过25万台。

工业机器人中的各类传感器技术应用

工业机器人

传感器的重要性

  工业机器人不仅可以克服恶劣环境对生产的影响,减少人工的使用,保障工人的安全,还能够帮助工厂节约生产成本,提高生产效率,从而保证产品质量。传感器为工业机器人提供触觉,是实现自动检测和自动控制的首要环节。它能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息按一定规律变换成电信号或其他形式的信息输出。在自动化生产过程中需要用各种传感器来监视和控制各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到最好的质量。

  一份报告预测,到2021年,全球工业机器人传感器市场将以约8%的复合年增长率(CAGR)稳步增长。对于包括消费者和汽车在内的机器人传感应用,另一份报告明确指出,到2027年,视觉系统将单独成就57亿美元的市场,力传感器市场将超过69亿美元。

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工业机器人中的传感器

工业机器人中的各类传感器

  工业机器人的传感器的应用场景非常多,除了生产线的需求外,无人驾驶还是服务机器人、AR技术,都需要这样的传感器。在一个偌大的工厂里,纵然一个人也没有,通过传感器的数据的收集,控制系统可以监测、反馈出上千台机械手的运行状况。

  二维视觉传感器。二维视觉是一个可以执行从检测运动物体到传输带上的零件定位等多种任务的摄像头。许多智能相机都可以检测零件并协助机器人确定零件的位置,机器人可以根据接收到的信息适当调整其动作。还有三维视觉传感器。三维视觉系统必须拥有两个不同角度的摄像机或激光扫描器,用以检测对象的第三维度。

  力/力矩传感器。如果说视觉传感器给了机器人眼睛,那么力/力矩传感器则给机器人带去了触觉。机器人利用力/力矩传感器感知末端执行器的力度。多数情况下,力/力矩传感器位于机器人和夹具之间,这样,所有反馈到夹具上的力都在机器人的监控之中。有了力/力矩传感器,装配、人工引导、示教、力度限制等应用才得以实现。

  一些传感器可以是某种触觉识别系统,通过柔软的表面感知压力,给机器人发送信号,限制或停止机器人的运动。一些传感器还可以直接内置在机器人中。有些公司利用加速度计反馈,还有些则使用电流反馈。在这两种情况下,当机器人感知到异常的力度时,便触发紧急停止,从而确保安全。

  要想让工业机器人与人进行协作,首先要找出可以保证作业人员安全的方法。这些传感器有各种形式,从摄像头到激光等,目的是告诉机器人周围的状况。有些安全系统可以设置成当有人出现在特定的区域/空间时,机器人会自动减速运行,如果人员继续靠近,机器人则会停止工作。

  触觉传感器。这类传感器一般安装在抓手上,用来检测和感觉抓取的物体是什么。传感器通常能够检测力度并得出力度分布的情况,从而知道对象的确切位置,让你可以控制抓取的位置和末端执行器的抓取力度。另外还有一些触觉传感器可以检测热量的变化。

  视觉和接近传感器类似于自动驾驶车辆所需的传感器,包括摄像头、红外线、声纳、超声波、雷达和激光雷达。某些情况下可以使用多个摄像头,尤其是立体视觉。将这些传感器组合起来使用,机器人便可以确定尺寸,识别物体,并确定其距离。

  麦克风(声学传感器)帮助工业机器人接收语音命令并识别熟悉环境中的异常声音。如果加上压电传感器,还可以识别并消除振动引起的噪声,避免机器人错误理解语音命令。先进的算法甚至可以让机器人了解说话者的情绪。

  温度传感是机器人自我诊断的一部分,可用于确定其周遭的环境,避免潜在的有害热源。利用化学、光学和颜色传感器,机器人能够评估、调整和检测其环境中存在的问题。

  总而言之,传感器是实现软件智能的关键组件,没有传感器,很多复杂的操作就不能实现。它们不仅实现了复杂的操作,同时也保证这些操作在进行的过程中得到良好的控制。

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