2023 年 XNUMX 月 - 品质传感器

作为自动化程度提高和工业 4.0 发展的一部分，机器人必须变得“更智能”。¹在自动化方面，更智能的机器人是那些具有更先进传感器的机器人，这些传感器能够与数据分析和反馈系统集成。

工业中最常见的机器人类型之一是机械臂。它们有很多用途，从提升和移动物体到高精度的制造和焊接工艺。

作为铰接式机器人，机械臂可以设计出适合其指定任务的运动范围，使其能够执行任何所需的动作。

机械臂由于它们的移动速度比同类人类快得多，因此可以显着节省效率。他们还在制造过程中涉及的众多重复性任务中保持高精度。对于某些任务，可以简单地安装和编程机械臂来执行所需的功能。

然而，对于机械臂与机器视觉或更先进的自动化结合使用的替代任务，机器人需要能够对周围环境的变化做出反应并理解。

帮助机器人了解周围世界并让它们以一种不需要预编程和硬编码参数的方式对任务做出反应的一种方法是使用压力传感器。

基于换能器的机器人传感器的发展使得能够创造出能够握住精致物体的高度复杂的关节机器人手。² 传感器信息被传送到致动器以避免使用过大的力。

压力传感器

实现越来越复杂的运动和自动化程度需要使用更多的传感器。高度铰接的机器人手或手臂需要一整套传感器，传感器尺寸等因素对应用至关重要。

当复杂的传感器网络为机器人提供反馈系统时，传感器的精度和准确度也变得越来越重要。

如果网络中的任何传感器开始表现不佳，则由此产生的机器人运动将不正确，并可能导致机器人关节运动出现问题或意外损坏。

除了制造过程中更高程度的自动化和数据利用之外，工业 4.0 发展的另一个方面是更加强调可持续性。

移动机器人手臂必须将功耗保持在最低水平，以延长两次充电之间的运行寿命。避免传感器消耗大量电力还有助于最大限度地降低机器人运行成本并减少过多的能源消耗。

机械臂最常见的任务之一是握住和拾取物体，其中一些可能是易碎的。气动执行器将能量（通常来自压缩空气）转换为运动，此类执行器构成了许多移动机器人的基础。

对物体施加适当的力需要仔细控制供应给执行器的压缩空气量。这通常通过测量抽空区域内的真空压力来实现，并且压力传感器是完美的系统。

除了使用致动器拾取物体所施加的初始力外，还可以利用压力传感器在保持过程中持续监测真空压力，以确保维持恒定的力水平。

气动执行器中的压力传感器需要对压力的突然变化具有快速响应时间，特别是对于物理运动必须快速的机器人。传感器还必须高度灵敏并能够在真空压力范围内进行测量。

在创建能够执行更广泛更复杂任务的动态响应机器人时，机械臂中压力传感器的优势显而易见。挑战在于为任务找到正确的压力传感器。

Merit Sensor Systems 是开发 MEMS 压阻式压力传感器的专家，提供各种不同的紧凑型低功耗传感器。

Merit Sensors 拥有 CMS 系列，这是一种用于智能机器人的完全补偿压力传感器套件。

CMS 系列基于带有 ASIC 的压阻式压力传感器来校准和补偿热和非线性，是高度紧凑的传感器，旨在提供高度稳定和长期的压力读数。

占地面积仅为 6.8 mm x 6.8 mm， CMS 系列使得将众多传感器集成到气动机器人系统中变得容易。

数字我²C 和 SPI 输出选项允许 CMS 传感器轻松集成到智能反馈系统中，并制作响应式机器人。如果应用程序需要多个传感器，Merit Sensor 还能够创建其他 I²根据要求提供 C 地址。

专有的 Sentium 的合并^® 技术使 CMS 系列的性能独一无二。该技术可帮助这些传感器实现宽补偿温度范围（0 至 50 °C 或 -15 至 85 °C），并具有一流的稳定性。

CMS 系列是极其多样化的传感器，具有 2 到 150 PSI 的广泛工作压力范围，爆破压力是最大工作压力的 2 到 100 倍。

对于气动机器人，这个范围结合高精度和稳定性，意味着可以制造出能够执行最精细的起重任务以及更重型操作的机器人。

如果需要，除了自动归零和输出平均功能外，还提供绝对值和表压选项，使 CMS 系列更易于使用和集成到任何系统中。

电气连接采用标准间距为 1.27 mm 的 SMD 焊盘，CMS 产品兼容 2.7 至 5.5 V 的电源电压范围。这些设备可以在低功率模式下运行，以最大限度地提高能源效率。

CMS 产品均符合 RoHS 标准，这些传感器的可靠性和准确性由压阻式惠斯通电桥提供支持，该电桥旨在将玻璃阳极键合到化学蚀刻的硅隔膜上。

联系 Merit Sensor Systems 今天来了解 CMS 系列如何进一步提高气动机器人的性能和准确性以及系统的整体效率。

Sartal, A.、Bellas, R.、Mejías, AM 和 García-Collado, A. (2020)。工业 4.0 中的可持续制造概念、演变和机遇：文献综述。 机械工程进展，12（5）。 https://doi.org/10.1177/1687814020925232
Girão, PS, Ramos, PMP, Postolache, O., & Miguel Dias Pereira, J. (2013)。用于机器人应用的触觉传感器。测量： 国际测量联合会杂志，46(3)，第 1257-1271 页。 https://doi.org/10.1016/j.measurement.2012.11.015

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