汇总三大伺服机器及其安装的传感器,可接触的

得益于皮尔磁的安全技术,人类和机器人可以在没有安全围栏的情况下毫无后顾之忧地携手合作。

不论设计如何精妙,机器人仍然依赖于所使用的组件。位置编码器是机器人位置、方向和运动控制的关键组件之一。根据检测对象的不同可分为内部传感器和外部传感器。内部传感器主要用来检测机器人本身状态,多为检测位置和角度的传感器。

电工电气网】讯

本届工业自动化展期间,皮尔磁带来的PSS4000自动化系统显然受到不少关注。展会间隙,皮尔磁中国高级技术经理许玮接受采访时,也与记者聊起了近年来自动化、工业机器人持续升温的背后,有哪些值得进一步关注。 对于记者提出的目前工业生产领域所遇到诸如:用工成本上升 技能人才短缺、工作条件危险有害健康、工作强度高等。许经理指出,这些都让我们意识到机器人应用必要性和广泛性。而且今天,机器人正应用于那些先前不曾使用机器人的生产领域。针对不同的情况,必须始终酌情考虑各个安全方面并针对每种应用实施合适的安全解决方案。 目前很多使用机器人的应用都具有很高的自动化水平。生产过程中无需人力介入。为了保证此类应用中的安全和可用性,可以使用机械防护装置来封闭设备和机械。一般而言,只有在进行维修时才需要访问机器人单元。“针对这种类型的访问授权,可以使用安全门,不过必须通过安全门传感器提供保护。在安全门被打开时,会被传感器探测到,传感器将发出关闭信号并传送至安全机械控制系统。非接触式、安全的磁传感器是用于隐蔽式安装的一种非常经济的解决方案,在安装时,诸如PSENcode安全开关等基于无线射频识别技术研发的安全传感器赋予了最大的自由度,并能保证尽可能实现最大限度的操作保护。在空间很有限时,若现场人员需要靠近危险的运动,危险的超速运动可能带来危害。在这种情况下,使用安全防护锁定设备是完全有必要的。PSENmech等带弹簧连锁的机械防护锁定设备或PSENsgate和PSENslock等集成安全门系统可以完成这些任务。”许经理说道 当采用较高负载的机器人实施人与机器人合作时,这时需要对整个应用进行更清晰且分等级的评估。例如,它必须能够区分是否有人进入危险活动的潜在作用半径还是已经进入了具有更高安全要求的区域。例如,它最好能动态地调整这些区域并跟踪机器或机器人处于安全监控下的运动。基于视觉技术而研发的安全三维照相系统SafetyEYE提供的用于监控安全区域的过程,能够从多个维度安全地监控保护区域和危险区域。该类传感器系统因其三维工作原理,为应用设计提供了新的可能性。此外,在过程中的每一步,都可以对危险区域安排进行重新调整。 从根本上来说,安全的人与机器人合作应用是多个因素共同作用的结果:规范的框架条件和以此为基础的复杂风险分析之间的相互作用,选择具备相关安全功能的机器人,选择合适、附加的安全组件以及最后通过系统集成商开展的验证。“皮尔磁公司是一家全方位的安全自动化供应商,它提供适合机器人系统使用寿命各个阶段的服务组合,并以此提供支持。服务从过程分析到风险评估和CE认证,并且提供针对机器人安全的特殊培训组合,组合涵盖各种服务。”皮尔磁中国销售咨询热线:4006 4006 50网址:www.pilz.com.cn

未来的自动化越来越需要人类和机器人一起安全地工作。但是,如何保证安全?机器人的压力和力有多强才能确保不会发生伤害?技术规范ISO / TS 15066为这个问题提供了答案。该规范规定了人类和机器人发生碰撞时允许的最大疼痛阈值。如果人和机器人接触时,碰撞力依然在极限值内,则应用符合标准。

外部传感器主要用来检测机器人所处环境(如是什么物体,离物体的距离有多远等)及状况(如抓取的物体是否滑落)的传感器。具体有物体识别传感器、物体探伤传感器、接近觉传感器、距离传感器、力觉传感器,听觉传感器等。

协作机器人近几年才开始获得广泛关注,但实际上协作机器人的概念首次提出是在上世纪90年代。协作机器人作为新兴的、备受关注的机器人种类,其具备很多优点,概括起来有主要四个:安全、低成本、灵活性以及易于上手的使用方法。

面向人机协作的碰撞测量系统PRMS

在工业自动化领域,机器需要传感器提供必要的信息,以正确执行相关的操作。机器人已经开始应用大量的传感器以提高适应能力。绝大多数智能机器人的外部传感器,可以大致分为触觉传感器,接近传感器、力学传感器,以及视觉、滑觉、热觉等多种类型的传感器。例如有很多的协作机器人集成了力矩传感器和摄像机,以确保在操作中拥有更好的视角,同时保证工作区域的安全等。

据预测,协作机器人从2015年到2020年会增长十倍,市值从2014年的9500万美元涨到10亿美元,而轻量级机器人会在两年内大受欢迎,价格降到1.5到2万美元。分析公司TechNavio预计,到2019年全球协作机器人高值的年复合增长率会是50.88% 。

来自皮尔磁的碰撞测量系统PRMS指示力和压力是否在定义的疼痛阈值内,它测量人与机器人之间的潜在碰撞产生的力和压力,评估将通过软件进行。所以,PRMS可用于验证人机协作。

那下面我们先看看传感器的分类:

1、三大代表——日系、欧系和国产

碰撞测量系统PROBms主要用在验证人机协作时,并用于记录会导致发生碰撞的力和压强。

二维视觉传感器

安川:人机协同机器人MOTOMAN-HC10

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二维视觉传感器主要就是一个摄像头,它可以完成物体运动的检测以及定位等功能,二维视觉传感器已经出现了很长时间,许多智能相机可以配合协调工业机器人的行动路线,根据接收到的信息对机器人的行为进行调整。

市场上在人机协作安全设置的方法上普遍存在这两个问题:一是为保护人身安全需要设置安全光栅,加大了设备及成本投入;二是操作复杂,不熟练操作的人员无法操控机器人。

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为此,安川电机推出具有“设置后立刻使用”、“安全便捷”特点的MOTOMAN-HC10。所有轴都配备有力觉传感器,一监测到与人体触碰,就会自动停止工作。机器外臂裹着用来吸收碰撞的蓝色柔软材,完全可以实现HC10与人同一空间内工作,不需要安全栅,节省成本。

三维视觉传感器

优傲:世界第一台,UR5机器人

最近三维视觉传感器逐渐兴起,三维视觉系统必须具备两个摄像机在不同角度进行拍摄,这样物体的三维模型可以被检测识别出来。相比于二维视觉系统,三维传感器可以更加直观的展现事物。

提及欧系代表,优傲机器人当仁不让。UR5可以说是世界上第一台协作机器人,2009年就已经面世。仅通过声音、手势、图形就能够理解人类指令;人机协作不需要遮挡物也能安全生产,具备超强的人类感知性能;模块化插头和生产部件,三天就可部署的集成机器人系统。

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新松:“太极拳”的7关节机器人

力扭矩传感器

工业机器人的灵活性是由什么因素决定的?众所周知,最重要因素就是轴数。机器人轴的数量决定了其自由度,自由度越高机器人就越接近人手的动作机能,通用性就越好;但是自由度越多,结构越复杂,对机器人的整体要求就越高,这是机器人设计中的一个矛盾。

力扭矩传感器是一种可以让机器人知道力的传感器,可以对机器人手臂上的力进行监控,根据数据分析,对机器人接下来行为作出指导。

这款7轴柔性多关节机器人,可以说是国内首台7自由度协作机器人,具备快速配置、牵引示教、视觉引导、碰撞检测等功能。如果在一个狭小的空间内工作,而且需要机械臂反复扭曲反转,这七轴的机器人会是很好的选择。

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2、终极奥义——协作机器人的产品界定

碰撞检测传感器

灵活性

工业机器人尤其是协作机器人最大的要求就是安全,要营造一个安全的工作环境,就必须让机器人识别什么事不安全。一个碰撞传感器的使用,可以让机器人理解自己碰到了什么东西,并且发送一个信号暂停或者停止机器人的运动。

相比传统大型生产线上的工业机器人,协作机器人需要和人类协作,结构尺寸应该更轻巧、更柔性,可操控的空间更大。

安全传感器

易用性

与上面的碰撞检测传感器不同,使用安全传感器可以让工业机器人感觉到周围存在的物体,安全传感器的存在,避免机器人与其他物体发生碰撞。

协作机器人强调易用性,例如可以通过手势,由可传感设备来跟随,降低使用门槛,一线工人可能只需要几个小时就会操作,免去传统工业机器人复杂的编程和配置。

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安全性

电磁传感器

协作机器人主要用于人机协作,和人类一起工作,必须保证安全,不能因为意外伤害到人类。这对协作机器人的感知、控制都要求很高。

现代的磁旋转传感器主要包括有四相传感器和单相传感器。在工作过程中,四相差动旋转传感器用一对检测单元实现差动检测,另一对实现倒差动检测。这样,四相传感器的检测能力是单元件的四倍。而二元件的单相旋转传感器也有自己的优点,也就是小巧可靠的特点,并且输出信号大,能检测低速运动,抗环境影响和抗噪声能力强,成本低。因此单相传感器也将有很好的市场。

成本低

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协作机器人面向中小企业,尽可能低的成本是非常重要,但往往成本低性能也会随之降低,如果控制成本的同时提高性能,是相对较难的。

光纤传感器

3、不可或缺——伺服和传感器

光纤传感器是最近几年出现的新技术,可以用来测量多种物理量,比如声场、电场、压力、温度、角速度、加速度等,还可以完成现有测量技术难以完成的测量任务。在狭小的空间里,在强电磁干扰和高电压的环境里,光纤传感器都显示出了独特的能力。目前光纤传感器已经有70多种,大致上分成光纤自身传感器和利用光纤的传感器。

协作机器人要具备以上4个特点,就必须要有感知、控制和限制力矩的能力。通过感知外部极小的力矩变化并做出反应避免碰撞,让人机协作过程更轻松、安全。

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超小型、功能强大的伺服驱动器

仿生传感器

一个驱动器物理尺寸足够小到能直接安装在机器人关节上,保证了机器人尺寸小巧结构紧凑。伺服驱动器直接安装在机器人关节上,把驱动器放置在离编码器反馈足够近的地方可以节省电缆,能减少干扰影响,获得比较低的EMI和RFI指标,系统稳定性大大提升。另一个让驱动器更易集成进关节的特性是驱动器固有的坚固性,可以承受关节内极高的机械加减速度。

仿生传感器,是一种采用新的检测原理的新型传感器,它采用固定化的细胞、酶或者其他生物活性物质与换能器相配合组成传感器。这种传感器是近年来生物医学和电子学、工程学相互渗透而发展起来的一种新型的信息技术。这种传感器的特点是机能高、寿命长。在仿生传感器中,比较常用的是生体模拟的传感器。

双闭环控制算法

红外传感器

双闭环控制算法可以提升伺服电机性能达到最优状态。系统里的每个轴采用双闭环控制算法来提高减速机后端关节末端位置的定位精度。增量式编码器和Hall元件作为速度环反馈置于减速箱前端,19位高分辨率绝对值编码器作为负载末端位置反馈。

红外系统的核心是红外探测器,按照探测的机理的不同,可以分为热探测器和光子探测器两大类。热探测器是利用辐射热效应,使探测元件接收到辐射能后引起温度升高,进而使探测器中依赖于温度的性能发生变化。检测其中某一性能的变化,便可探测出辐射。多数情况下是通过热电变化来探测辐射的。当元件接收辐射,引起非电量的物理变化时,可以通过适当的变换后测量相应的电量变化。

运动冗余

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运动学冗余对于在一个特定的空间内操作几个机器人是很有用处的,因为运动干涉很容易处理。六个自由度是具有完成空间定位能力的最小自由度数,多于六轴的机器人,统一称为冗余自由度机器人。与传统的6关节机器人相比,7关节机器人可以以多角度伸展机械臂接近一个特定的原件。冗余自由度机器人在避障、克服奇异点、灵活性和容错性方面具有更多的优势,因此在复杂的工作环境中冗余自由度的工业机器人将拥有更多的用武之地。

压力传感器

力矩传感器

压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用,特别压电传感器的外形是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。

在人机协作的环境中,这些机器人被安排去完成高速、高精度的任务。使用相机、力传感器和其他感知元件,机器人可以感知到人存在并做出相应动作避免对人造成伤害。某些情况下,力矩传感器被放置在电机减速箱的后面来直接检测外部力矩的任何快速增加的变化;而其他时候,机器人需要输出一定扭矩去提升负载和把负载从一个位置移动到另一个位置。当机器人识别出运动过程中一个异常扭矩增加值,如碰撞,会自动停下来。

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安全传感器

那么机器人就是如何从静止走向移动的呢?传感器就有点什么样的作用呢?机器人是由计算机控制的复杂机器,它具有类似人的肢体及感官功能;动作程序灵活;有一定程度的智能;在工作时可以不依赖人的操纵。机器人传感器在机器人的控制中起了非常重要的作用,正因为有了传感器,机器人才具备了类似人类的知觉功能和反应能力。

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,目的只有一个,就是告诉机器人周围的状况。最简单的例子就是电梯门上的激光安全传感器。当激光检测障碍物时,门会立即停止闭合并回缩,以避免碰撞。在机器人行业里的大多数安全传感器也差不多是这样。

因此机器人可代替或协助人类完成各种工作,凡是枯燥的、危险的、有毒的、有害的工作,都可由机器人大显身手。机器人除了广泛应用于制造业领域外,还应用于资源勘探开发、救灾排险、医疗服务、家庭娱乐、军事和航天等其他领域。机器人是工业及非产业界的重要生产和服务性设备,也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。

零件检测传感器

近期,瑞士苏黎世联邦理工学院的科学家开发出了一个携式人造电子鼻传感器,打出的旗号是最小、最便宜!上图看看,确实很袖珍啊。

在零件拾取应用中,,你无法知道机器人抓手是否正确抓取了零件。而零件检测应用可以为你提供抓手位置的反馈。例如,如果抓手漏掉了一个零件,系统会检测到这个错误,并重复操作一次,以确保零件被正确抓取。

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首先咱明确一下它的用途,是用于地震和雪崩的灾后搜救的。它采用阵列式传感器侦测多种物质,检测可证明人类存在的特定“化学足迹”,十分可靠且能重复化学组成检测。研究团队专门研究了人体代谢特有的副产物气体,比如丙酮、氨、异戊二烯等。

这个阵列式传感器对这些气体异常敏感,能在第一时间发现受困群众,简直比狗鼻子还灵。

传感器是分散在多样化的应用领域。排名第一的领域为军用无人机,第二位为农业机器人。

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机器人各部件传感器大全

事实上,机器人的感知能力在模仿人类,也超越了人类。

在食物生存为基础的自然进化环境下,生物进化的原则是用进废退;所以狗嗅觉发达;鹰视觉发达;蝙蝠使用雷达;蛇利用红外传感;包括人也是一样,很难有生物将感知全面发展。但是,未来机器人在资源充足的基础上,也许会汇集这个星球上所有生物的优点。

你,害怕了吗?

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