六維力傳感器是什么？

　　我們先來認(ren)識一下力覺傳感(gan)(gan)(gan)器，力覺傳感(gan)(gan)(gan)器是(shi)(shi)一類觸覺傳感(gan)(gan)(gan)器，它在(zai)機(ji)器人和機(ji)電一體化設備中具有廣(guang)泛(fan)的(de)應用。力和力矩(ju)傳感(gan)(gan)(gan)器是(shi)(shi)用來檢(jian)測設備內(nei)部力或(huo)與外(wai)界(jie)環(huan)境(jing)相(xiang)互作用力為(wei)目的(de)，力不是(shi)(shi)直接可(ke)測量(liang)的(de)物理(li)量(liang)，力是(shi)(shi)通過(guo)其他(ta)物理(li)量(liang)間接測量(liang)出的(de)。

力傳感器可用(yong)作變(bian)換器，如(ru)應變(bian)元(yuan)件(jian)，它可提供一個與變(bian)形、亦即作用(yong)于(yu)接觸點的力(li)成正比的信(xin)號。 力(li)覺傳感器可以(yi)檢測機器人有關部件(jian)（如(ru)手腕(wan)、手指）所受外力(li)及轉矩(ju)，可以(yi)控制(zhi)手腕(wan)移動，伺服控制(zhi)，準確完成作業。

六維(wei)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)是力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)中(zhong)一(yi)種(zhong)新發展(zhan)起來的(de)(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)，能同時(shi)轉換(huan)多維(wei)力(li)/力(li)矩信號為電信號，可用于監測(ce)方向和大小(xiao)不斷變化的(de)(de)力(li)與力(li)矩和測(ce)量加速(su)度或慣性力(li)以及檢(jian)測(ce)接觸力(li)的(de)(de)大小(xiao)和作用點。

　　廣義六維力傳感(gan)器能(neng)夠檢查空間任意力系中(zhong)的三維正交力（fx、fy、fz）及(ji)三維正交力矩（mx、my、mz），由于(yu)其測(ce)力信息(xi)豐富、測(ce)量精度高(gao)等特點，主(zhu)要(yao)(yao)應用在(zai)力及(ji)力-位控制場合，六維力/力矩傳感(gan)器為機器人(ren)控制提供力感(gan)信息(xi)，是智能(neng)機器人(ren)重要(yao)(yao)的傳感(gan)器。

　　六維(wei)力傳(chuan)感器研究現(xian)狀(zhuang)

　　國際上對多維力傳感器的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)是從20世紀(ji)70年代初開始(shi)的(de)(de)，主(zhu)要研(yan)(yan)究(jiu)單位有美國的(de)(de)DRAPER實(shi)驗室、 SRI (Stanford Research Institute，斯坦福(fu)研(yan)(yan)究(jiu)所(suo))、JPL實(shi)驗室、IBM公司和日本(ben)的(de)(de)日立公司、東京大學等單位。

　　國(guo)內對六維(wei)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)的研(yan)究是在上世紀80年代初(chu)期開始的，中科院合肥智能機械研(yan)究所于1987 年研(yan)制出(chu)我(wo)國(guo)六維(wei)腕力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)，之后陸續有哈爾濱工業大(da)學、華中理(li)工大(da)學、東南(nan)大(da)學等單位研(yan)制出(chu)多種規格的多維(wei)力(li)/力(li)矩傳(chuan)感(gan)器(qi)，展現了我(wo)國(guo)多維(wei)力(li)/力(li)矩信(xin)息(xi)獲取(qu)研(yan)究領域的蓬勃發展態勢(shi)。目(mu)前在六維(wei)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)研(yan)究較多的院校有燕山大(da)學、哈工大(da)，大(da)連理(li)工等。

　　近(jin)年(nian)，研究(jiu)熱點更(geng)(geng)(geng)多的關注在多維(wei)(wei)力(li)/力(li)矩傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)的應用(yong)領域，如現(xian)代工業(ye)(ye)機器(qi)(qi)人怎么樣充分利用(yong)多維(wei)(wei)力(li)/力(li)矩傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)以及(ji)其(qi)它(ta)感(gan)(gan)知系統來(lai)完成各(ge)種環境下更(geng)(geng)(geng)多更(geng)(geng)(geng)復雜的機器(qi)(qi)人作業(ye)(ye)，使(shi)工作更(geng)(geng)(geng)加準確、生(sheng)產效(xiao)(xiao)率更(geng)(geng)(geng)高、成本更(geng)(geng)(geng)低(di)；如將多維(wei)(wei)力(li)/力(li)矩傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)利用(yong)到工業(ye)(ye)機器(qi)(qi)人自動(dong)裝配生(sheng)產線，結合更(geng)(geng)(geng)實時(shi)更(geng)(geng)(geng)有效(xiao)(xiao)的算法，使(shi)智能(neng)工業(ye)(ye)機器(qi)(qi)人能(neng)夠更(geng)(geng)(geng)好的進行精密柔(rou)性機械(xie)裝配、輪(lun)廓(kuo)跟(gen)蹤等作業(ye)(ye)。

　　在(zai)六維力(li)(li)(li)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)研究(jiu)中(zhong)，力(li)(li)(li)敏(min)元(yuan)件的(de)結(jie)構設計是力(li)(li)(li)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)關鍵核心問題，因(yin)為力(li)(li)(li)敏(min)元(yuan)件的(de)結(jie)構決定力(li)(li)(li)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)性能優(you)劣。對此(ci)，國際和(he)國內許多學者(zhe)進行了(le)大量的(de)研究(jiu)工作(zuo)，提出(chu)了(le)多種六維力(li)(li)(li)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)結(jie)構，如(ru)下(xia)圖展示：